[发明专利]一种针对周期性关键任务的电源管理装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及CPU电源管理的技术领域，具体是一种针对周期性关键任务的电源管理装置及其方法。

背景技术

能源效率是大量计算机系统首要考虑的因素。如今，移动设备中的电源使用时间，嵌入式设备在峰值负荷时的能源限制，都需要对电源的使用进行更好地管理，都需要在满足服务质量的条件下，保证系统正常运行，并且节省能源。随着嵌入式系统的应用范围增加，对嵌入式系统的电源资源进行有效管理显得更为重要。

现有的CPU电源管理机制，是利用之前一段时间的CPU利用率，然后预测下一阶段时间CPU的使用情况，进而调节CPU的性能状态来节约电源。但是，CPU使用率与任务的关键性没有联系。因此，基于CPU使用率的预测有不确定性，可能导致关键进程的响应延迟。对于嵌入式的实时应用，预测失败是不可接受的。因为实时类的应用都有一个Deadline，错过Deadline，就意味着程序的运行异常。例如音频或视频帧的播放时间错过以后，用户就能明显地感觉到音频或视频的不连贯，这会极大地影响用户的体验。

发明内容

本发明提供了一种针对周期性关键任务的电源管理装置及其方法，目的是：实现了对关键性周期任务的电源管理，在动态节约能源的同时，能够满足服务的性能要求，提供了高质量的电源管理服务。

一种针对周期性关键任务的电源管理装置，包括如下部分：心跳性能采集模块、系统参数调节模块以及状态分析和决策模块。心跳性能采集模块用于采集目标程序的性能，在目标程序的关键循环中设置心跳产生代码，每执行一次循环就产生一次心跳，采集一个周期内的心跳频率h，并将该心跳频率传送给状态分析和决策模块。所述的目标程序为周期性任务。所述的关键循环是指每执行一次循环，就能表示程序执行进度的前进的循环。状态分析和决策模块判断所接收到的目标程序的心跳频率h是否在该目标程序的目标心跳频率范围[Min,Max]内，若在，不传送信号给系统参数调节模块，若不在，传送调节系统参数的信号给系统参数调节模块。系统参数调节模块在接收到调节系统参数的信号后，采用采用动态电压速率调整技术调整CPU的电压和速率，具体是：当h小于Min时，增加CPU的电压和频率，当h大于Max时，降低CPU的电压和频率。

一种针对周期性关键任务的电源管理方法，包括如下步骤：

步骤1：心跳代码插入，具体是：首先，在目标程序中找到关键循环，然后，在关键循环外初始化心跳数据结构，在关键循环里插入心跳产生代码，并在循环结束后，注销心跳数据结构；所述的心跳产生代码通过在目标程序的关键循环中设置时间戳实现；所述的目标程序为周期性任务；

步骤2：心跳性能采集，采集目标程序执行的时候产生的心跳频率h；

步骤3：状态分析和决策，判断所采集的目标程序的心跳频率h是否在该目标程序的目标心跳频率的范围[Min,Max]内，若在则不需要进行调整，结束本次过程；否则，执行步骤4；

步骤4：系统参数调节，采用动态电压速率调整技术调整CPU的电压和频率。当心跳频率h小于目标心跳频率的最小值Min时，增加CPU的电压和频率，若h大于目标心跳频率的最大值Max时，降低CPU的电压和频率。

本发明的优点和积极效果在于：本发明的电源管理装置及其方法，通过在目标程序中设置心跳产生代码，来获得程序的执行状态，通过对产生的心跳速率和目标心跳速率比较，来调节CPU的速率和电压，或者降低目标程序的执行速度，使得在满足程序性能目标的前提下，更大程度地节约能源。相对于现有的CPU的电源管理机制，预测更加准确，更大程度地保证了嵌入式的实时应用的正常运行。

附图说明

图1为本发明的电源管理装置的结构示意图；

图2为本发明的电源管理方法的执行流程图；

图3为向周期程序中插入心跳代码的示例图。

具体实施方式

下面结合附图来具体说明本发明的技术方案。

本发明通过插入心跳代码监测程序的执行性能，从程序的角度反映程序的执行状态，根据程序的执行状态相应调整CPU的电压和频率。本发明所针对的目标程序为周期性的关键任务。在程序最外层的周期循环中插入心跳代码，来获取程序的准确执行状态。心跳是通过在周期性程序循环中插入代码来模拟程序的心跳，用来代表程序的不断执行。通过程序的目标性能与当前执行性能的比较，决定相应的电源管理调度策略。采用DVFS（动态电压速率调整）技术调整CPU的电压和频率，来达到节约电源的目的，在此基础上，保证程序的执行性能。