[发明专利]基于处理器核数自动调节的电源管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源管理方法，特别是一种基于处理器核数自动调节的电源管理方法。

背景技术

电源管理是计算机操作系统的一个重要组件，其根本目的是节能并且不影响性能。这在通过电池供电的笔记本电脑、平板电脑等设备上显得尤为重要。通常来说，电源管理的方法策略主要包括三个方面：运行时电源管理，待机管理，以及休眠管理。

ACPI(Advanced Configuration Power Interface，高级电源配置接口)是一个电源管理规范，其实现需要软件、硬件和固件的高度协作配合。图1是ACPI所定义的各种电源状态，详细解释如下：

1，睡眠状态与全局状态：睡眠状态中的计算机具有很低的功耗，可以接近于零。ACPI定义了6中睡眠状态，S0～S5，值越大睡眠越深，S0是正常运行，S5是软关机。另外还定义了G0～G3四种全局状态，其中G0对应S0，G1对应S1到S4，G2对应S5，G3是彻底的硬关机，切断一切电源。

2，CPU状态与设备状态：当CPU或者I/O设备空闲时，可以让它们单独进入某种程度的低功耗状态或者停止运行的电源状态。而这时整个系统还是处于S0。这些状态在ACPI里面称为C状态(也称Cx或C-State，用于CPU)或D状态(也称Dx或D-State，用于设备)，从C0/D0直到Cn/Dn，n越大表示关闭的子部件越多，功耗越低。

3，性能状态：在系统的负载不是很高时，可以让CPU或设备处于低于峰值的某种较低性能状态，较低的性能也意味着较低的功耗。ACPI定义的性能状态称为P状态(也称Px或P-State)，从P0直到Pn，n越大表示性能和功耗越低。所有的P状态都是C0/D0的子状态。

4，发热状态：当系统出现过热状态时，可以改变系统状态减少发热(被动散热)，或者开启风扇等设备进行散热(主动散热)。被动散热可以通过调节P状态实现(这种方式叫TM2)，如果到了功耗最低的P状态仍然不够，可以调节T状态(屏蔽部分时钟周期)进一步降低功耗(这种方式叫TM1)，从T0到Tn，n值越大功耗越低。

Linux是一种操作系统内核，实现了如下一些电源管理方法：

A、基本功能管理：如关机，重启等。

B、待机管理：待机分两种，浅待机和深待机。浅待机通常叫Standby，对应ACPI S1；深待机通常叫Suspend To RAM(挂起到内存)，对应ACPI S3。两者的特征比较如下：

浅待机：CPU状态置为最深的Cx，大部分设备状态置为最深的Dx(除了用于唤醒的设备)，内存处于正常工作状态。功耗为开机状态的10％～20％，唤醒时间1～2秒。可通过任意预设的设备唤醒(如键盘)。

深待机：CPU和外设全部断电，内存供电但处于低耗能的自刷新状态(内容保持不变)。功耗为开机状态的1％左右，唤醒时间5～8秒。必须通过电源按键唤醒。

C、休眠管理：即Hibernation，也叫Suspend To Disk(挂起到硬盘)，对应ACPI S4。将系统状态全部保存到硬盘以后，切断电源。功耗跟软关机相同(只有电源适配器等部件供电)。

D、运行时电源管理：系统运行时相当于ACPI S0。电源管理方法可以利用硬件提供的Cx、Dx、Px和Tx等特征。

CPU工作态电源管理：在Linux内核中称为CPUFreq子系统，是利用P-State(电压/频率调节)以达到节能目的的电源管理方法。Px状态间的切换有着极低的延迟，通常感觉不到。CPUFreq基本原则是根据当前系统负载来选择最合适的P-State。

CPU空闲态电源管理：在Linux内核中称为CPUIdle子系统，是利用C-State(暂停流水线、关闭时钟)以达到节能目的的电源管理方法。C-State是CPU停止工作的状态，不执行任何指令，有远低于工作状态的功耗，但是与工作状态间切换时有一定的延迟；越深的C-State有越低的功耗和越长的延迟，将CPU从某种C-State唤醒回到到工作态的事件叫Cx阻断事件(通常是硬件中断)。空闲态的电源管理的实现方式是采用一定的策略，能够比较精确的预测空闲状态的持续时间，而选择一个比较合适的C-State进入。