计算机研究与发展2008,45(5) 嵌人式系统应用领域广泛、系统结构和设备类我们可以预期未来会产生更多的能耗优化技术和评 型复杂,目前尚无统一规范.能够有效支持电源管测工具 理策略,并可扩展的操作系统管理机制与框架仍然 是操作系统设计和低能耗研究领域尚待研究的 考文献 问题. [1] O S Unsal, I Koren. System-level power-aware design 3总结与展望 techniques in real-time systems [C]. In: Proc of the IEEE cial Issue on Real-Time Systems. Los Alamitos: IEEE 从移动计算设备到服务器领域,随着硬件低功 puter Society Press, 2003. 1055-1069 耗技术的发展和新器件层出不穷,系统级动态电源 [2] Y Guo, S Chheda, I Koren, et al. Energy characterization of 管理技术的研究也不断发展.操作系统电源管理集 hardware-based data prefetching [C]. In: Proc of the IEEE 成硬件技术与软件技术作为降低计算机系统能耗的 Int'l Conf on Computer Design. Los Alamitos: IEEE Computer Society Press, 2004. 518-523 关键技术之一已取得了飞速进展与广泛应用,但是3]Ycuo, M Ben-naset, c A Moritz.PARE: A power-aware 还有许多问题需要解决.我们认为以下几个方向会 data prefetching engine [C]. In: Proc of Int'l Symp on Low 成为操作系统电源管理的研究重点 Power Electronics and Design (ISLPED'05). Los Alamitos 1)从提高操作系统资源管理的自适应控制能 IEEE Computer Society Press, 2005. 3 力角度,对任务执行、资源利用等情况的自我监测 [4] Lei Ting, Li Xi, Zhou Xuehai. Performance lossless voltage scheduling for low energy software [J]. Journal of Computer 控制机制的研究.操作系统的资源管理模式从传统 Research and Development, 2006, 43(6): 153-158(in 的以资源分配回收为核心,向着资源利用的自适应 控制方向发展.自适应管理电源资源,提高系统能 (雷霆,李曦,周学海.低能耗软件设计中的性能无损电压调 耗效率是操作系统电源管理的目标 度技术研究[].计算机研究与发展,2006,43(6):1 2)从提髙电源管理策略有效性和可用性角度, 158) 对操作系统中工作负载特征、交互式系统中用户行 [5] Yi Huizhan, Chen Juan, Yang Xuejun, et al. A real-time 为对工作负载的影响等方面的进一步研究.尤其在 dynamic voltage scaling algorithm based on syntax tree for low power [J]. Journal of Software, 2005, 16(10), 1726- 嵌入式系统领域,非常需要针对工作负载特征进行 优化和可动态调节的电源管理策略 (易会战,陈娟,杨学军,等.基于语法树的实时动态电压调 )从操作系统资源管理的角度,电源的资源模 节低功耗算法[]].软件学报 16(10);1726-1734) 型和资源管理机制问题的研究.例如用适当的资源 [6] K Yeo, SS Rofail, W Goh. CMOS/BiCMOS ULSI, Low 抽象改进现有的资源模型,对系统各部分电源需求 g: Publishing House of Electronics Industry and Pearson Education Press, 2003 和能耗进行量化评估、电源资源的记账、分配等.在 A P Chandrakasan, S Sheng, R W Brodersen. Low-power 严重依赖电池资源的应用领域,这些问题具有非常 CMOs digital design []]. ieee Journal of Solid-State 重要的意义 Circuits,1992,27(4):473-484 4)从电源管理技术的量化评估角度,对系统部8] JR Lorch. A complete picture of the energy consumption of a 件和软件能耗的估算模型及评测方法的研究.利用 portable computer: [Master dissertation] [D]. Berkeley: 模拟器技术进行操作系统能耗估算与优化,可以在 niversity of California at Berkeley, 1995 [9] L Benini, A Bogliolo, G D Micheli. A survey of design 软硬件设计早期阶段从软件角度对计算机系统中的 techniques for system-level dynamic power management [J]. 各个组成部分进行能耗分析与评估,分析影响系统 IEEE Trans on Very Large Scale Integration VLSI) 能耗的关键软件设计要素,优化操作系统对系统能 耗的影响.这方面的研究成为操作系统低能耗研究10] D Ramanathan, R Gupta. System level online 领域兴起的新热点 management algorithms [C]. Conf on Design, Automation 顾计算机系统设计技术发展历史,如同提高 and Test in Europe, Paris, France, 2000 计算机系统性能的需求推动软件性能优化技术和评11 Krishnan,Poag, J Vitter, Adaptive disk spindown via optimal rent-to-buy in probabilistic environments [C].In 测工具的快速发展一样,对降低计算机系统能耗的 Proc of Int'I Conf on Machine Learning. East Sussex: Omni 需求也必然推动软件电源管理和评测技术的发展, Press,1995,322-330822 计 算 机 研 究 与 发 展 2008，45(5) 嵌入 式 系 统应 用 领 域广 泛 、系 统 结构 和设 备 类 型 复杂 ，目前 尚无 统 一 规 范 ．能 够 有效 支 持 电源 管 理 策略 ，并 可扩 展 的操 作 系 统 管理 机 制 与框 架 仍 然 是操 作 系 统 设 计 和 低 能 耗 研 究 领 域 尚 待 研 究 的 问题 ． 3 总 结 与 展 望 从 移 动计 算 设 备 到服 务 器领 域 ，随着 硬件 低 功 耗技术 的发 展和新 器 件层 出不 穷 ，系 统级 动 态 电源 管理技 术 的研 究也 不 断发展 ．操作 系 统 电源管 理 集 成 硬件 技术 与软件 技术 作为 降低 计算机 系统 能耗 的 关 键技 术之 一 已取 得 了飞 速 进展 与广 泛应 用 ，但 是 还 有许 多 问题需要 解决 ．我们认 为 以下 几个 方 向会 成 为操作 系 统 电源 管理 的研 究重 点． 1)从 提高操 作 系统 资 源 管 理 的 自适 应 控 制 能 力 角度 ，对任 务执 行 、资 源 利 用等 情 况 的 自我 监 测 、 控 制机 制的研 究．操作 系统 的资 源 管理 模式 从 传统 的以资源 分配 回收 为 核 心 ，向着 资 源利 用 的 自适 应 控 制方 向发展 ． 自适 应 管理 电 源 资源 ，提高 系统 能 耗效 率是 操作 系统 电源管 理 的 目标 ． 2)从提 高 电源管理 策 略有效 性 和 可用性 角度 ， 对操 作系 统 中工 作 负 载 特征 、交 互 式 系 统 中 用户 行 为对 工作 负载 的影 响等方 面 的进一 步 研究 ．尤其 在 嵌入 式系 统领域 ，非 常 需 要针 对 工 作 负 载特 征 进 行 优化 和可 动态调 节 的电源 管理 策略． 3)从 操作 系统 资源 管理 的角 度 ，电源 的资源 模 型和 资源 管理机 制 问题 的研 究 ．例 如 用适 当的资 源 抽象 改进 现有 的资 源模 型 ，对 系 统 各 部分 电源 需 求 和能耗 进行 量化评 估 、电源 资源 的记 账 、分 配等 ．在 严 重依 赖 电池资 源 的应 用 领 域 ，这 些 问题 具 有 非 常 重要 的意义 ． 4)从 电源管 理技 术 的量化 评估 角 度 ，对 系统 部 件和软 件能耗 的估 算模 型及 评测 方 法 的研究 ．利 用 模 拟器技 术 进行操 作 系统 能 耗估 算 与 优 化 ，可 以在 软硬件设 计早 期 阶段从 软件 角度对 计算 机系 统 中的 各 个组成 部分 进行 能耗分 析 与评 估 ，分 析影 响系 统 能耗 的关 键 软件设 计 要 素 ，优 化 操作 系统 对 系 统 能 耗 的影 响．这 方 面 的研 究成 为操 作 系统 低 能耗 研究 领域 兴起 的新 热点 ． 回顾 计 算 机 系统 设计 技 术 发 展历 史 ，如 同提高 计算 机系 统性 能 的需 求推 动软 件性 能优化 技术 和评 测工 具 的快 速发 展 一 样 ，对 降 低计 算 机 系 统 能耗 的 需求 也必 然推 动软 件 电源 管理 和 评 测技 术 的发 展 ， 我们 可 以预期 未来 会产 生更 多 的能耗 优化技 术和 评 测工 具． 参 考 文 献 [1] O S Unsal， IKoren． System—levelpower-aware design techniquesinreal—timesystems[C]．In：ProcoftheIEEE， SpecialIssue on Real—Time Systems． Los Alam itos： IEEE ComputerSociety Press，2003． 1055-1069 [2] Y Guo，SChheda，IKoren，eta1．Energycharacterizationof hardware-baseddataprefetching[C]．In：ProcoftheIEEE Int’1 Conf on Com puter Design． Los Alamitos： IEEE ComputerSocietyPress，2004． 518-523 [3] Y Guo，M Ben-naser，C A Moritz．PARE：A power-aware dataprefetchingengine[C]．In：ProcofInt’1SymponLow PowerElectronicsandDesign (ISLPED’05)． LosAlam itos： IEEE ComputerSocietyPress，2005．339-344 [4] LeiTing，LiXi，ZhouXuehai．Performancelosslessvoltage schedulingforlow energysoftware[J]．JournalofComputer Research and Developm ent， 2006， 43 (6)： 153—158 (in Chinese) (雷 霆 ，李 曦 ，周 学 海 ．低 能 耗 软 件 设 计 中 的 性 能 无 损 电 压调 度技 术研究 [J]．计 算 机研 究 与 发展 ，2006，43(6)：153— 158) [5] YiHuizhan，ChenJuan，YangXuejun，eta1．A real—time dynamicvoltage scaling algorithm based on syntax tree for lowpower[J]．JournalofSoftware，2005，16(10)：1726— 1734 (in Chinese) (易会战 ，陈娟，杨学军 ，等．基于语法树的实时动态电压调 节低功耗算法 [J]．软件学报 ，2005，16(10)：1726—1734) [6] K SYeo，SSRofail，W Goh．CMOs／BiCMOSULSI：Low Voltage，Low Power[M]．Beijing：Publishing House of ElectronicsIndustryand Pearson EducationPress，2003 [7] A P Chandrakasan，SSheng，R W Brodersen．Low-power CMOS digital design [J]． IEEE Journalof Solid—State Circuits，1992，27(4)：473—484 [8] JRLoreh．Acompletepictureoftheenergyconsumptionofa portable computer：[Masterdissertation][D]． Berkeley： University ofCalifornia atBerkeley，1995 [9] L Benini，A Bogliolo，G D Mieheli． A survey ofdesign techniquesforsystem—leveldynamicpowermanagement[J]． IEEE Trans on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems，2000，8(3)：299—316 [1O] D Ramanathan， R Gupta． System level online power managementalgorithms[C]．ConfonDesign，Automation andTestin Europe，Paris，France，2000 [11] P Krishnan，P Long，JVitter．Adaptivediskspindownvia optimalrent—to—buyinprobabilisticenvironments[C]．In： ProcofInt’1Confon M achine Learning． EastSussex：Omni Press，1995．322-330 维普资讯 http://www.cqvip.com