基于DPM和DVFS的嵌入式系統(tǒng)低功耗優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式移動(dòng)終端(例如手機(jī)、平板)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?。嵌入式移?dòng)便攜設(shè)備依靠電池作為能量補(bǔ)給，而電池的容量卻受體積和重量的限制很難有效提高，因此嵌入式移動(dòng)設(shè)備的功耗問(wèn)題成為當(dāng)今研究的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
　　降低嵌入式系統(tǒng)的功耗有多種方法。其中動(dòng)態(tài)電源管理(Dynamic Power Management，DPM)和動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整技術(shù)(Dynamic Voltage and

2、Frequency Scaling，DVFS)是降低系統(tǒng)功耗的兩種關(guān)鍵技術(shù)。本文從動(dòng)態(tài)電源管理和動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整技術(shù)兩種策略降低優(yōu)化移動(dòng)嵌入式系統(tǒng)的功耗。
　　動(dòng)態(tài)電源管理主要依據(jù)設(shè)備工作負(fù)載的變化切換其工作狀態(tài)以達(dá)到系統(tǒng)功耗最小化。例如當(dāng)外圍設(shè)備的空閑期足夠長(zhǎng)時(shí)，使其關(guān)閉或進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)約電池電量。本文首先從應(yīng)用層、應(yīng)用框架層、Linux內(nèi)核層分析了Google Android的電源管理機(jī)制原理，然后從小流量模式(10Kb/分

3、鐘)和大流量模式(2Mbit/分鐘)兩種情況實(shí)驗(yàn)并分析了Android網(wǎng)絡(luò)模塊在系統(tǒng)總功耗中的重要作用，接著在此基礎(chǔ)上提出了一個(gè)對(duì)Android網(wǎng)絡(luò)模塊的動(dòng)態(tài)電源管理優(yōu)化解決方案。該方案從網(wǎng)絡(luò)流量、電池電量、時(shí)間、是否下班高峰階段四個(gè)因素考慮，實(shí)現(xiàn)Android系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)模塊上的動(dòng)態(tài)電源管理。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，手機(jī)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模塊(GPRS/WIFI)在手機(jī)系統(tǒng)功耗中占據(jù)了十分重要的位置，因此該解決方案對(duì)提高移動(dòng)終端的能量利用率、降低移動(dòng)

4、終端的功耗具有重大的意義。
　　動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整技術(shù)是降低嵌入式系統(tǒng)功耗的另一種重要方法。DVFS根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)的緊迫程度來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)處理器的供電電壓和時(shí)鐘頻率，以達(dá)到任務(wù)響應(yīng)時(shí)間和系統(tǒng)功耗之間的平衡。嵌入式移動(dòng)終端中使用的處理器通常都具備了動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整能力，在操作系統(tǒng)中如何高效使用處理器提供的這一能力降低功耗成為一個(gè)值得研究的問(wèn)題。本文針對(duì)以Linux為內(nèi)核的移動(dòng)操作系統(tǒng)，提出了一種優(yōu)化的、細(xì)粒度的DVFS算法，并在Androi