[發明專利]CPU的自適應動態調頻或調壓方法及裝置

無效

• 申請號: 200910236842.6
• 申請日: 2009-11-02
• 公開（公告）號: CN101699368A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 歐陽慧琴
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 蔣雅潔;王黎延

技術領域

本發明涉及一種嵌入式設備低功耗技術領域，尤其涉及一種用于節能的 CPU的自適應動態調頻或調壓方法及裝置。

背景技術

移動手持設備在近幾年內發展迅速，已成為繼個人電腦(PC，Personal? Computer)之后的又一大市場領域。目前，移動手持設備大多數由電池供電， 相對于市電供電的臺式機，這類設備的電源供應是有限的。尤其對于各種具有 PC功能的智能手機來說，電池工作時間的長短直接決定了其性能的優劣。為了 延長電池的工作時間，一種辦法是利用各種存儲介質，來改進電池的性能，以 提高電池的比能量。但，由于各種因素的影響，電池的實際比能量總是遠小于 理論比能量。盡管人們付出了很大的努力，提高比能量的工作仍進展緩慢。而 另一種更現實的辦法就是降低系統運行的功耗，以最大化的延長電池的工作時 間，而延長電池的工作時間的關鍵在于節省電量。

低功耗算法包括許多針對不同對象、采用不同原理的算法，但其中最典型 的是針對中央處理單元(CPU，Central?Processing?Unit)的動態調壓(DVS， Dynamic?Voltage?Scaling)算法。概括地說，DVS算法是操作系統層用來產生 CPU的工作頻率的調度方案，即利用一定的判定條件來動態調整CPU的工作 頻率，從而調節CPU的供給電壓，以達到節能的目的。DVS算法的硬件實現 中，電源電壓VDD經過DC-DC轉換器調整為CPU的供給電壓V，由操作系 統采用DVS算法實時調整CPU的工作頻率，并通過調整后的工作頻率來實時 控制CPU的供給電壓V。在DVS算法中，合理的頻率調度方案能保證各個進 程的實時性，同時，又能降低執行這些進程的總功耗。

目前，現有的DVS算法通過計算每個采樣周期內CPU的利用率來動態調 整CPU的工作頻率。具體做法是，將時間劃分為一個一個相同時間長度的采樣 周期，這些采樣周期稱為窗口。CPU利用率等于1減去每個窗口空進程(IDLE 進程)的運行時間占總時間的比例。通過計算過去的一個或多個窗口的CPU利 用率，預測下一個窗口的CPU利用率，再根據CPU利用率的預測結果實時調 整CPU的工作頻率。CPU利用率低，則將工作頻率降低以減少功耗；反之， 則將工作頻率升高，以保證系統實時性的要求。最后，在預先設定的系統配置 表中查找當前CPU的工作頻率對應的系統性能等級，根據查找結果，通過寫寄 存器的方式將CPU的供給電壓調整為當前CPU的工作頻率所對應系統性能等 級中的電壓值。

現有的DVS算法的缺陷主要集中于兩點：首先，上述DVS算法中利用CPU 利用率實時調整CPU工作頻率的方法，降低了CPU利用率，因為：根據經典 的實時調度算法(RM，Rate?Monotonic)可調度充分條件，要確保系統內的所 有進程的實時性，必須保證30％的CPU空閑時間。也就是說，在采用上述DVS 算法時，CPU的利用率不能超過70％，造成了CPU?30％的功耗浪費。其次，在 上述DVS算法中，通過窗口統計CPU的利用率時，只有在窗口長度剛好和進 程周期相同時，DVS算法才能達到最佳效果。如果周期長度有變化，或者同時 存在幾個不同周期的進程，則無法確定最佳窗口長度，從而會影響CPU的工作 頻率的準確確定。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種CPU的自適應動態調頻或調壓 方法及其裝置，以解決現有DVS算法中調整CPU工作頻率的方法降低CPU利 用率的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明提供一種CpU的自適應動態調頻方法，所述方法包括：

實時記錄CPU中所有進程的運行時間；

檢測到CPU中只有空進程在運行時，根據所記錄的運行時間，確定CPU 中各個進程的頻率利用率；

根據所述頻率利用率的最大值，調整CPU的工作頻率；

所述根據所記錄的運行時間，確定CPU中各個進程的頻率利用率，具體為： 在本次調頻與上次調頻期間的任一進程的一個進程周期內，得到優先級不低于 所述進程的所有其他進程在該進程周期內的運行時間的總和；將所得到的運行 時間的總和與在所述進程周期內所記錄的所有進程的運行時間總和之間的比值 確定為所述進程的頻率利用率；