[發(fā)明專利]具有自主學習功能的系統(tǒng)功耗優(yōu)化的輕量級系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112506334B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 張興旺
• 申請（專利權）人: 霸州嘉明揚科技有限公司
• 主分類號: G06F1/329
• 分類號: G06F1/329;G06N20/00
• 代理公司: 北京睿博行遠知識產(chǎn)權代理有限公司 11297
• 代理人: 龔家驊

本發(fā)明屬于深度學習技術領域，具體涉及具有自主學習功能的系統(tǒng)功耗優(yōu)化的輕量級系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集單元，配置用于采集系統(tǒng)內(nèi)各個運行單位的實時運行數(shù)據(jù)；所述實時運行數(shù)據(jù)至少包括：各個運行單位運行時的溫度數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和運行時間；樣本狀態(tài)估計單元，配置用于基于采集到的實時運行數(shù)據(jù)，對采集到的實時運行數(shù)據(jù)進行概率估計，建立狀態(tài)樣本集。具通過實時分析系統(tǒng)內(nèi)各個運行單位的運行狀態(tài)，針對不同的運行狀態(tài)使用不同的功耗控制手段，且能夠根據(jù)控制效果進行自主學習，實現(xiàn)了功耗控制的智能化，進一步降低了系統(tǒng)的功耗，同時提升了系統(tǒng)功耗控制的效率。

背景技術

功耗是處理器性能的一個最基本的電氣特性指標，其中一個非常重要的原因是隨著頻率的升高，功耗的升高伴隨著熱特性的變化，熱特性對處理器的材料和封裝會產(chǎn)生嚴重的制約和影響。

隨著科學技術的發(fā)展，手機、平板電腦等電子設備也越來越智能化。舉例來說，手機具有了wif1、上網(wǎng)、拍照攝像、影音播放、重力感應、游戲、藍牙等多種功能。

而這些復雜功能都是建立在高效智能的處理系統(tǒng)上的，這種處理系統(tǒng)應用在高性能的處理器上就可以完美的支持以上多種功能的實現(xiàn)。以上這些多種功能無一例外的都需要使用高分辨率的屏幕進行顯示。然而，無論是這種高分辨率的屏幕還是這種高效智能的處理系統(tǒng)，它們的功耗都非常的高。而對于手機、平板電腦、影音播放器等電子設備來說，功耗的高低無疑是衡量這些電子設備的一個重要技術指標。

當前主要采用動態(tài)電壓調(diào)節(jié)(Dynamic?Voltage?Scaling，DVS)技術降低系統(tǒng)功耗，即，利用降低處理器頻率延長任務執(zhí)行時間達到降低系統(tǒng)功耗的目的。該技術的原理為：處理器頻率與任務執(zhí)行時間為一次方關系，而與系統(tǒng)功耗為三次方關系，因此，當系統(tǒng)降低1個單位頻率，雖然延長1個時間單位執(zhí)行時間，但是降低三個單位功耗。大部分算法采用模擬退火算法、遺傳算法等進化算法實現(xiàn)多處理器實時任務功耗優(yōu)化。但是這類方法的時間開銷非常可觀，無法很好地實現(xiàn)任務的實時性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供具有自主學習功能的系統(tǒng)功耗優(yōu)化的輕量級系統(tǒng)及方法，通過實時分析系統(tǒng)內(nèi)各個運行單位的運行狀態(tài)，針對不同的運行狀態(tài)使用不同的功耗控制手段，且能夠根據(jù)控制效果進行自主學習，實現(xiàn)了功耗控制的智能化，進一步降低了系統(tǒng)的功耗，同時提升了系統(tǒng)功耗控制的效率。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

具有自主學習功能的系統(tǒng)功耗優(yōu)化的輕量級系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集單元，配置用于采集系統(tǒng)內(nèi)各個運行單位的實時運行數(shù)據(jù)；所述實時運行數(shù)據(jù)至少包括：各個運行單位運行時的溫度數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和運行時間；樣本狀態(tài)估計單元，配置用于基于采集到的實時運行數(shù)據(jù)，對采集到的實時運行數(shù)據(jù)進行概率估計，建立狀態(tài)樣本集；狀態(tài)判斷單元，配置用于基于建立的狀態(tài)樣本集，使用建立的狀態(tài)判斷函數(shù)，判斷當前系統(tǒng)中各個運行單位的運行狀態(tài)，得到每個運行單位是出于凹曲線運行狀態(tài)還是凸曲線運行狀態(tài)；運行控制單元，配置用于基于狀態(tài)判斷單元得出的各個運行單位的運行狀態(tài)，在凹曲線運行狀態(tài)下，控制該運行單位進行連續(xù)模式運行，在凸曲線運行狀態(tài)下，控制該運行單位進行離散模型運行；反饋優(yōu)化單元，配置用于利用預先建立的優(yōu)化分析模型對各個運行單位進行優(yōu)化分析，包括：采用如下公式，計算各個運行單位的功耗狀態(tài)與預先設定的理想值的偏移，即得到R²得分，得分越高，表示功耗越接近理想狀態(tài)：其中y代表計算得到的各個運行單位的功耗；代表理想狀態(tài)下的功耗；n_samples代表進入模型的樣本量大小。