[發明專利]非易失性處理器中基于維持態的能量分配方法及系統

有效

• 申請號: 201710932362.8
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107678887B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 邱柯妮;宮志耀;周冬芹;劉勇攀;石鑫
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 李艷霞

本發明涉及一種非易失性處理器中基于維持態的能量分配方法及系統，能量分配方法包括：根據系統掉電后電容內存儲的可用能量構建能量分配模型；根據環境能量的采樣數據獲得系統能量恢復時間；依據可用能量計算得到從能量中斷點到指令能夠執行的最遠點的路徑；篩選路徑中繼續執行能量和備份能量之和小于系統電容內存儲的可用能量的節點，作為可用備份點，并根據能量分配模型計算得到維持時間和繼續執行時間；將維持時間和繼續執行時間之和與系統能量恢復時間進行比較，如果大于則進行數據維持；如果小于則計算可用備份點在進行數據維持的情況下的收益和不維持直接備份的情況下的收益，并進行比較，根據比較結果確定進行數據維持或數據備份。

技術領域

本發明屬于能量分配技術領域，具體涉及一種非易失性處理器中基于維持態的能量分配方法及系統。

背景技術

隨著物聯網的極速發展，智能手環和智能手表等可穿戴設備得到了廣泛的應用。大多數可穿戴設備能夠實時地檢測用戶的心率、體溫和呼吸頻率等生理數據。一般，可穿戴設備由配備的可充電電池進行供電。可充電電池存在需要進行頻繁充電的問題，而體積較大的可充電電池不適用于醫療可穿戴設備。

為解決醫療可穿戴設備的供電問題，人們還利用能量收集系統將太陽能、風能和人體體溫等周圍環境的能量轉化為電能使用，使醫療可穿戴設備實現自供能，進而獲得超長時間工作的效果。然而，周圍環境的能量轉化成的電能存在不穩定的問題，供電不穩定會導致可穿戴設備出現頻繁的能量掉電。可穿戴設備出現能量掉電時，傳統的處理器需要對執行的進程進行多次回滾操作，從而極大地增加備份開銷。

非易失性處理器可以解決上述問題。當能量掉電時，儲存在電容器中的能量能夠支持將易失數據備份到非易失存儲器中，等到能量恢復后，數據即被復制回處理器繼續執行。雖然傳統的非易失性處理器可以完成操作，產生正確的數據結果，但其仍然存在以下問題：頻繁的數據備份和恢復使得系統消耗大量的能量；能量掉電后，系統處于一種沒有任何執行操作的暫停狀態。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種非易失性處理器中基于維持態的能量分配方法及分配系統。

本發明所采用的技術方案為：一種非易失性處理器中基于維持態的能量分配方法包括以下步驟：

根據系統掉電后的電容內存儲的可用能量構建能量分配模型，能量分配模型包括維持能量、繼續執行能量和備份能量；

根據環境能量的采樣數據獲得系統能量恢復時間；

依據電容內存儲的可用能量計算得到從能量中斷點到指令能夠執行的最遠點的路徑；

篩選路徑中繼續執行能量和備份能量之和小于系統電容內存儲的可用能量的節點，作為可用備份點，并根據能量分配模型詳細計算得到節點維持時間和繼續執行時間繼續執行；

將維持時間和繼續執行時間之和與系統能量恢復時間進行比較，如果維持時間和繼續執行時間之和大于系統能量恢復時間，則進行數據維持；如果維持時間和繼續執行時間之和小于系統能量恢復時間，則計算可用備份點在進行數據維持的情況下的收益和不維持直接備份的情況下的收益，并進行比較，根據比較結果確定進行數據維持或數據備份。

進一步地，所述步驟獲得系統能量恢復時間的具體過程為：在一段時間范圍內，對環境能量進行采樣，得到能量蹤跡信號；之后，在一定閾值的作用下，該能量蹤跡信號可過濾為一個脈沖序列。將該脈沖序列中最大脈沖寬度作為系統能量恢復時間。

進一步地，所述繼續執行時間為：T_extend-exe＝T_cyc*Num，式中繼續執行繼續執行，T_cyc表示單指令執行周期總時間，Num表示執行路徑中的指令數；