[發明專利]一種嵌入式系統的能耗管理方法

無效

• 申請號: 200710028578.8
• 申請日: 2007-06-14
• 公開（公告）號: CN101067758A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 劉發貴;吳慶波;宋靖
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣東美泰科技有限公司
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于嵌入式系統能耗管理技術領域。特別是涉及一種嵌入式系統的能耗管理方法。

背景技術

隨著嵌入式技術的快速發展和廣泛應用，嵌入式技術已與人們的日常生活緊密結合，不論是民用還是軍用產品都對嵌入式系統的應用提出越來越高的要求，但是性能的大幅度提高也帶來了系統能耗增加的問題。

在現有的嵌入式系統低功耗實現技術中主要有分為靜態低功耗和動態低功耗技術。靜態低功耗技術主要是從硬件的角度設計電子元器件；動態低功耗技術是從軟件的角度來實現的，主要是從操作系統、編譯器和嵌入式應用程序三個層次來實現對低功耗的優化設計。動態電源管理DPM(Dynamic?Power，Management)技術提供一種操作系統級別的電源管理能力，包含CPU工作頻率和電壓，外部總線時鐘頻率，外部設備時鐘/電源等方面的動態調節、管理功能。通過用戶層制定策略與內核提供管理功能交互，實時調整電源參數而同時滿足系統實時應用的需求，允許電源管理參數在短時間的空閑或任務運行在低電源需求時，可以被頻繁地、低延遲地調整，從而實現更精細、更智能的電源管理。

然而無論是靜態低功耗技術還是動態低功耗技術都沒有從終端資源的有限性及應用程序本身的特點出發，往往存在技術復雜，低功耗效果不明顯等缺點。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的動態低功耗技術的不足，設計了一種嵌入式系統自適應的動態能耗管理方法，它主要是考慮了終端資源的有限性以及應用程序本身的特點，針對處理器的低功耗設計和優化策略，應用程序參數設置變化對系統資源需求的動態變化，實現嵌入式系統的低能耗。

為了實現上述發明目的，采用的技術方案如下：

一種嵌入式系統的能耗管理方法，通過動態電源管理支持模塊實現，所述動態電源管理支持模塊包括策略管理模塊、空閑探測模塊、性能探測模塊；所述策略管理模塊在系統層進行有效的電源管理，從而實現系統的性能和功耗節省，其關注系統的空閑狀態和執行負載，根據系統任務執行狀態自適應的調整設備空閑時間，在空閑時間持續到一定程度時使系統進入相應的低電源狀態；所述空閑探測模塊提供CPU和操作系統的空閑信息，其監視空閑線程或者一個給定的工作負載在操作系統里的活動，并給策略管理模塊提供進行決策的參數信息；所述性能探測模塊監視CPU利用率和主存的使用情況，為策略管理模塊提供精確的執行負載信息。

上述技術方案中，所述動態電源管理支持模塊還包括用戶接口模塊，所述用戶接口模塊是介于應用層和策略管理模塊之間，提供讓用戶輸入參數來控制電源管理策略的接口。

所述動態電源管理支持模塊還包括應用程序接口模塊，用以注冊設備應用程序，注冊了包括設備的ID、用來對特定的設備進行功耗管理的處理函數、設備的工作頻率以及對狀態的敏感性信息。

本發明的嵌入式系統能耗管理方法，能夠根據嵌入式系統各設備對資源需求的狀態變化動態的調整處理器的工作電壓和頻率，最大化利用系統的有限資源，提高系統的可用性，使之能夠高效、穩定地運行于嵌入式平臺，既能滿足對嵌入式產品的高性能需求，又能實現系統的整體能耗較小。

本發明的技術要點包括：

(1)在嵌入式系統的核心代碼中增加DPM動態電源管理的全局變量，該全局變量表示當前系統的能耗是否處于最優狀態，也即是說，系統是否在有限的可利用資源下系統的性能最好功耗也較小。本發明通過設置動態電源管理全局變量DPMOperatingPoint來設置定義了操作系統五種參數，包括處理器的狀態、處理器核心電壓、處理器核心頻率、系統總線頻率以及存儲器總線頻率。

(2)需要編寫符合DPM?API的應用程序接口庫，通過這些接口把嵌入式系統中各設備驅動程序注冊到DPM軟件中，控制各設備電源管理事件的狀態。

(3)定義三個函數Init(void)、Exit(void)、GetState()，分別進行空閑探測模塊的初始化、中止和清除、獲取當前系統的空閑信息等操作。

(4)性能探測模塊的應用程序接口與DPM軟件共享相同的數據結構DPMPMUInfo，記載性能探測模塊和策略管理模塊之間相互交流的信息。

(5)策略管理模塊實現了一種動態電源管理自適應控制算法，根據系統外部資源的動態變化自適應地調整供電電壓和頻率，最大化系統的性能同時使系統的能耗最小。

本發明的關鍵技術點在于是動態電源管理支持模塊如何獲取整個嵌入式系統各應用模塊的需求信息，并整合這些信息做出相應的電源策略選擇。