计算机研究与发展2008,45(5) 态特性,以及系统中所运行的工作负载的特性.对各种策略的总结与比较见表1所示: Table 1 Comparison of Three Power Management Strategies 表1三类动态功耗管理策略的比较 Features &.Efficiency Applicability Workload Features Timeout When the idle period exceeds a fixed Safety can be improved by increasing Various kinds Does not consider of components workload features to low power state. threshold may cause energy and performance penalty. Predictive Predicts the current idle period based Depends on workload features: more Efficient when Strategy on the recent idle and active periods, If efficient than the timeout approach he preset condition is satisfied, the but less safe. board, touch predictive timing component is switched to low power Normally based on heuristics. creen, and patterns state as soon as it becomes idle Stochastic Assumes stochastic models for Depends on the stochastic model of Hard disk Markov model for Optimal component state transition, workload, the components and workloads. components and Strategy and cost matrix searches for the The optimal policies are workload is ptimal states through learning. approximate soluti required for policy optimization 1.3动态电压调节策略 满足性能需求,需要在DVS策略中引入表达性能约 DVS技术主要针对处理器等电压/频率可调节束的抽象,把处理器频率调节与任务调度结合起来 的系统部件.根据功耗和频率的递增凸函数关系,研究带有DVS目标的任务调度问题 在完成同样的工作量情况下,当处理器稳定在尽可 在硬实时嵌入式系统中,每个任务有明确的到 能低的频率上时能耗最低1.另一方面,应用程序达时间和截止时间.通过用形式化方法描述实时任 并非总是需要以最快的速度执行,如果能以较低处务调度条件下的处理器调频问题,可以给出离线的 理器频率满足任务的性能要求则可以降低系统能任务集调度算法2,这类问题进一步被扩展为离 耗或者达到期望电池寿命,问题关键在于正确预测散电压和基于固定优先级调度算法的Dvs向 题2、DVS下的任务同步问题2和在线调度DvS 额,根据对工作负载特性抽象方法不同,有以下调度问题 两种DVS策略 与硬实时系统应用不同,交互式应用和软实时 1.3.1基于间隔处理器利用率的DVS策略 流媒体应用的性能约東不严格,允许存在一定程度 的延迟,性能评估单位可以是任务或交互事务.同 在这类DVS策略中,处理器利用率被用来衡量 工作负载对处理器的需求,从而根据过去一段时间时,这类应用通常没有预知的处理器需求信息任务 截止时间和执行时间等参数通常不能预先确定.因 的处理器利用率调节处理器频率,后来有许多此,针对这类应用的频率设置与预测算法确定应用 这种策略的变种,其目的是提高预测末来的处理器的性能约束,以及对工作负载处理器需求的自动监 用率准确度,包括 Aged-a, Flat-u如、指数滑动测机制等都是需要解决的问题 平均2)、概率分布模型2等方法 种DVS调节方法是从全局任务管理和局部 这种抽象方法简单有效,但处理器利用率只是的任务调度两个层次预测任务的处理器需求291 对处理器需求的粗略抽象,不包含应用对系统性能监测工作负载的处理器需求有多种方法,一种是利 需求的信息,不能很好保证系统的性能需求,适用线程并行性分析方法来监测交互响应过程的 合应用特征确定或者不强调应用性能的系统 执行时间,由操作系统内核自动监测任务执行31 1.3.2基于任务处理器需求的DVS策略 另一种是用监视GUI事件的方法321获得交互事件 时系统和交互式系统对系统性能和能耗都有的发生时机和特征.这类处理器需求监视及预测等 较高要求,要保证实时任务可调度性或满足延迟时功能增大了操作系统的开销,但同时也为操作系统 间约束,不应当造成用户的可感知性能下降.为了自适应管理系统能耗提供了支持820 计算机研究 与发展 2008，45(5) 态特 性 ，以及 系统 中所 运 行 的工 作 负 载 的特 性 ．对 各 种 策略 的总结 与 比较见 表 1所示 ： Table1 ComparisonofThreePowerM anagementStrategies 表 1 三 类 动 态 功 耗 管 理 策 略 的 比较 1．3 动态 电压调 节 策略 DVS技术 主要 针对 处 理 器 等 电压／频 率 可 调 节 的系统 部件 ．根 据 功 耗 和频 率 的 递 增 凸 函数 关 系 ， 在 完成 同样 的工 作量 情 况 下 ，当处 理器 稳 定 在 尽 可 能低 的频率 上时 能耗 最 低口 ．另 一 方 面 ，应 用 程序 并 非 总是需 要 以最 快 的速 度 执行 ，如果 能 以较低 处 理 器频 率满 足任务 的性 能 要求 ，则 可 以降 低 系 统 能 耗 或者 达到 期望 电池 寿命．问题 关键 在 于正 确 预测 工 作 负 载 对 处 理 器 的 需 求 ，合 理 分 配 处 理 器 配 额 [1．根 据对 工作 负载 特 性抽 象 方 法 不 同 ，有 以下 两 种 DVS策 略． 1．3．1 基于 间隔处 理器 利用 率 的 DVS策略 在这类 DVS策 略 中 ，处理 器利 用率被 用来 衡量 工 作负 载对处 理器 的需 求 ，从 而根 据 过 去 一段 时 间 的处理器 利 用 率 调 节 处 理 器 频 率[2．后 来 有 许 多 这 种策 略的变 种 ，其 目的是 提 高预 测 未来 的处 理 器 利 用率 准确 度 ，包 括 Aged—a，Flat—u[2 、指 数 滑 动 平 均[]、概 率分 布模 型[船等方 法． 这种 抽 象 方法 简单 有效 ，但 处 理器 利 用率 只是 对处 理器需 求 的粗 略 抽象 ，不 包 含 应 用对 系统 性 能 需求 的信息 ，不 能很 好 保证 系 统 的 性 能需 求 [2 ．适 合应 用特征 确定 或者 不强调 应用 性能 的系统 ． 1．3．2 基 于任务 处理 器需求 的 DVS策 略 实时系 统和交 互式 系统 对 系统性 能和能 耗都 有 较 高要 求 ，要 保证 实 时 任务 可 调 度 性 或满 足 延 迟 时 间约束 ，不应 当造 成 用 户 的 可感 知 性 能 下 降．为 了 满 足性 能需求 ，需要 在 DVS策 略 中引 入表 达性 能约 束 的抽象 ，把 处理器 频率 调节 与任 务调 度结 合起来 ， 研究 带有 DVS目标 的任务调 度 问题 ． 在 硬实 时嵌入 式 系 统 中，每个 任 务 有 明确 的到 达 时间 和截止 时 间．通 过 用形式 化 方 法描 述 实 时任 务调 度条 件下 的处 理 器 调 频 问题 ，可 以 给 出离 线 的 任务 集调 度 算 法[2．这 类 问 题 进 一 步 被 扩 展 为 离 散 电 压 和 基 于 固 定 优 先 级 调 度 算 法 的 DVS问 题[2 、DVS下 的任 务 同步 问题 _2 和在 线 调度 DVS 调度 问题 ． 与硬 实 时 系统 应 用 不 同 ，交 互 式 应 用 和软 实 时 流媒 体应 用 的性能 约 束 不严 格 ，允许 存 在 一 定 程 度 的延 迟 ，性 能评 估 单 位 可 以是 任 务 或 交 互 事 务．同 时 ，这 类应 用通 常没 有预 知 的处理器 需求 信息 ，任 务 截止 时 间和执行 时 间等参 数 通常 不 能预 先确 定 ．因 此 ，针 对这 类应 用 的频 率 设 置 与 预测 算 法 确 定 应 用 的性 能约束 ，以及对 工 作 负 载 处 理 器需 求 的 自动监 测机 制等 都是需 要解 决 的问题 ． 一 种 DVS调节 方 法 是从 全 局 任 务管 理 和 局 部 的任 务 调 度 两 个 层 次 预 测 任 务 的 处 理 器 需 求口 ． 监 测 工作 负载 的处 理 器需 求 有 多 种 方 法 ，一 种 是利 用 线程 并行 性 分 析 方 法 [30]来 监 测 交 互 响应 过程 的 执 行 时间 ，由操 作 系统 内 核 自动 监 测 任 务 执 行[3 ； 另 一种 是 用监 视 GUI事 件 的方 法[3获得 交 互事 件 的发生 时机 和特 征．这类 处理 器 需求 监 视及 预 测等 功 能增 大 了操作 系 统 的 开销 ，但 同 时也 为 操 作 系统 自适应 管理 系统 能耗 提供 了支 持． 维普资讯 http://www.cqvip.com