[发明专利]动态降低CPU功耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及CPU，特别涉及降低CPU功耗的方法。

背景技术

出于节约能源的目的，在嵌入式系统的应用领域，特别是嵌入式系统应用到通信的领域，各个厂家对产品的功耗越来越关注，都在想方设法降低产品的功耗。现在很多电子设备在使用过程中的大部分时间都处于待机状态，例如手机、便携式计算机等，一般都会处于待机状态，如果能让设备在待机情况下的功耗减少，那将节约很大一部分能源，而台式机由于CPU功耗比较大，若可以降低CPU不繁忙时的功耗一样可以节约很多能源，所以如何使设备能够在业务不繁忙的情况下能够以较低的功耗来运行是目前面临的一个问题。

目前，在嵌入式设备中，当CPU在较高的指令运行速度下运行的时候，CPU的功耗就比较大，CPU基本是在满负荷的状态下运行，通过降低CPU的指令运行速度，就可以降低CPU的功耗。目前各类CPU都提供了降低CPU指令执行速度的方法，例如使CPU处于休眠状态，但在移动通信领域，所用服务器系统的设计要求设备能随时快速响应用户的业务需求，所以即使在晚上没有用户业务的情况下，CPU也不能运行在休眠等低功耗模式下，只能保持在跟白天业务繁忙时候一样的状态下运行，准备随时响应用户的业务需求，所以这些方法在移动通信领域一般没有被采用。另外，由于CPU的芯片设计方面的原因，CPU长时间在高功耗下运行对CPU的可靠性和使用寿命有较大的降低，从而增加设备提供商的维护成本并降低设备的使用寿命。所以我们现在面临的另外一个问题是如何在不影响业务需求的情况下，能够使CPU在尽量长的时间内运行在低功耗模式下。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种能在业务较少的情况下降低CPU功耗，且不影响业务需求的动态降低CPU功耗的方法。

为达到上述发明目的，本发明动态降低CPU功耗的方法包括：

(1)在CPU占有率低于下限值时降低CPU的指令运行速度；

(2)在CPU占有率高于上限值时提高CPU的指令运行速度。

其中，所述的步骤(1)具体为：

(11)计算CPU占有率基准；

(12)利用计算出的CPU占有率基准计算CPU占有率；

(13)判断CPU占有率是否低于下限值，若CPU占有率低于下限值，执行步骤(14)；若CPU占有率不低于下限值，返回执行步骤(12)；

(14)降低CPU的指令运行速度。

其中，所述的步骤(2)具体为：

(21)重新计算CPU占有率基准；

(22)利用重新计算出的CPU占有率基准计算CPU占有率；

(23)判断CPU占有率是否高于上限值，若CPU占有率高于上限值，执行步骤(24)；若CPU占有率不高于上限值，返回执行步骤(22)；

(24)提高CPU的指令运行速度；

(25)返回执行步骤(1)。

其中，所述步骤(14)具体为：关闭数据高速缓存器接口和指令高速缓存器接口，增加处理器内核和高速缓存器之间的读写时延。

其中，所述步骤(24)具体为：打开数据高速缓存器接口和指令高速缓存器接口，减小处理器内核和高速缓存器之间的读写时延。

其中，所述的CPU占有率上限值和下限值由系统设定。

由上述技术方案中所描述的动态降低CPU功耗的方法周期性地计算CPU占有率，并在CPU占有率低于下限值时修改CPU的运行配置以达到降低CPU的指令运行速度，而当CPU占有率高于上限值时恢复CPU的运行配置以达到恢复CPU的指令运行速度。通过这种动态调整CPU的指令执行速度的方法，可以使CPU的空闲的时候处于低功耗的模式下运行，而绝大部分的移动通信基站的单板有50％时间处于空闲状态，在不影响系统性能和应用的情况下，通过降低CPU的指令执行速度使这些基站的单板处于低功耗模式下运行可以节约很多能源，另外，CPU的功耗降低之后，CPU散热会明显下降，防止CPU长期处在高温环境向运行，从而提高CPU的使用寿命。

附图说明

图1为移动通信领域的嵌入式CPU系统的最简架构图；

图2为本发明动态降低CPU功耗的方法的原理图；

图3为本发明动态降低CPU功耗的方法在通信单板CPU上的具体实施流程图。

具体实施方式

如图1所示为移动通信领域的嵌入式CPU系统的最简架构图，移动通信领域嵌入式CPU系统最少包含处理器内核，高速缓存器(cache)和随机存储器(RAM)等部分，其中高速缓存器为处理器内核跟外设之间接口的高速缓存，RAM是CPU系统中用来存放程序指令或者数据的易失性存储器。