[发明专利]降低中央处理器能耗的方法、装置及终端

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别是涉及一种降低中央处理器能耗的方法、装 置及终端。

背景技术

自从第三代移动通信(3G)以来，移动互联网得到了迅猛的发展。基于对 未来的展望，人们提出了普适计算，即无处不在的计算。目前，第四代移动通 信技术(4G)已经开始多个国家建设并使用。所以，可以预见随着时间的推移， 移动互联网将持续高速发展。移动互联网的终端设备繁多，但是使用的操作系 统还是以谷歌(Google)公司的Android系统，苹果公司的IOS系统以及微软 的WindowsPhone系统为主。其中，Android系统占据了绝大部分市场份额。

由于移动设备的电源(即电池)能量非常有限，且耗能越大发热越严重， 所以电源管理对移动设备就显得十分关键，也成为当前工作努力的方向之一。 Google的Android系统基于Linux内核2.6.33，并对其电源管理和内存管理以 及运行时管理进行了修改以适应移动设备。对Linux内核电源管理进行改进的 原因是：运行Android系统的移动设备电池容量有限，且节能特征与个人电脑 不同。谷歌公司专门开发了针对外围设备电源管理的电源驱动，这个驱动可以 控制屏幕显示和背光，键盘背光以及按钮背光。基本的原理是：通过锁和定时 器来切换系统的状态，使系统的功耗降至最低。外围设备的电源控制主要是通 过“唤醒锁”(WakeLocks)来实现的。应用程序通过应用框架中的一个电源管 理(PowerManagement)API(ApplicationProgrammingInterface，应用程序编 程接口)来申请“唤醒锁”，并通过“唤醒锁”使屏幕正常显示，并使CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器，以下简称处理器)处于AWAKE状态以快速的 处理中断事件。具体过程如图1所示。

在移动设备中，CPU是主要的耗能设备之一。Android的电源管理中对CPU 的能耗管理通过Governor来实现。目前，Android支持的Governor主要有 PerformanceGovernor、PowersaveGovernor和OnDemandGovernor。其中， PerformanceGovernor始终将CPU保持在最高频率；PowersaveGovernor一直 将CPU保持在最低频率；OnDemandGovernor根据CPU的使用率来设置CPU 频率，具体来说就是设定两个的阀值up_ultilization和down_ultilization，当CPU 使用率大于up_ultilization时，直接将CPU频率设置为最大值，当CPU使用率 小于down_ultilization时，则将CPU频率减少20％。用户可以根据需要选择合 适的Governor。另外，Android提供了一个Userspacegovernor，它可以向用户 提供可用的频率信息，允许用户根据这些信息通过Linuxsysfs接口实现用户级 的governor来控制CPU频率。

Android提供了一个比较简单的电源管理框架，该框架通过PowerManager 类向应用程序开发者提供了一组电源管理接口。Android的电源管理主要用来 解决当系统中的某些组件空闲或者没有被使用时来减少能耗。另外，对于CPU， Google的Android系统是通过动态调整电压和CPU主频(DynamicVoltageand FrequencyScaling，动态电压频率调整，简写DVFS)来节省电能，以延长电池 的寿命，该方法继承自Linux电源管理中对CPU的节能管理方法。例如，当 CPU和外围设备(比如显示屏)处于空闲状态时，则将CPU或者外围设备切 换到空闲模式或者省电模式。另外，如果一个应用不需要一直运行在最高性能 时，可以通过降低主频和电压以减少能耗。通常，DVFS一边试着保持系统性 能，一边试图去降低能耗。这种电源管理方法的初衷是针对台式电脑或者笔记 本电脑，它以性能为导向即在保证不影响系统性能的情况下节省电能。