[发明专利]一种多时段动态功耗管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式系统的功耗管理领域，更具体的说，是涉及一种多时段动态功耗管理方法。

背景技术

动态功耗管理方法是一种根据系统现有及未来可能出现的工作状态调整系统未来时段工作的方法，它的目标是实现系统稳定地工作。

文献[1-9]介绍了多种动态功耗管理方法。这些方法可以按照动态功耗管理的时段数和依据进行分类。按照时段数可以分为单时段动态功耗管理方法和多时段法动态功耗管理方法其中单时段动态功耗管理方法(以下简称单时段法)根据当前时段和下一时段的系统状态决定系统在下一时段的工作状态[9]。多时段动态功耗管理方法(以下简称多时段法)根据系统当前时段的状态和未来N个时段的可用能量决定系统在下一时段的工作状态[1]。和单时段法相比，多时段法由于考虑了系统多个时段的状态便于实现系统长期稳定的工作。

按照依据可以分为基于负载的动态功耗管理方法和基于能量的动态功耗管理方法。文献[2-8]设计的动态功耗管理方法是基于负载的动态功耗管理方法。该类方法根据系统处理任务的多少决定未来时段系统的工作状态。如果任务多，则系统工作快一些；否则，降低系统工作速度以减少功耗。文献[1]、[9]设计的动态功耗方法是基于能量的动态功耗管理方法。该方法则根据系统可用能量的多少决定未来时段系统的工作状态。如果能量足，则系统工作快一些；否则，工作慢一些。前者在满足执行时间的前提下通过降低系统性能来降低功耗，而后者在满足能量约束的前提下最大化系统能效。因此，前者更适用于传统的嵌入式系统，后者更适用于环境嵌入式系统。

相对而言，文献[1]、[9]在优化系统稳定性上均有不足。文献[1]的方法以最大化未来多个时段系统工作的最小速度为优化目标，相对而言，系统用于运算的能量较多、存储能量较少。面对连续多个时段采集能量不足的情况，系统会多个时段停止工作。另外，文献[9]的方法在如下两种情况下可能导致系统停止工作。

第一，太阳能采集连续多个时段不足的情况。例如，在多云的天气下，或者太阳能采集装置被树阴短期遮挡。此时，由于方法要求系统在能量充足时全速工作，没有预留足够多的能量，当突然遭遇上述优化情况时，优化问题可能出现无解的情况，系统将长时间停止工作。

第二，能量的预测值连续多个时段高于实际采集到的太阳能。文献[9]采用根据未来太阳能预测值对系统下一个时段进行优化。但由于预测存在误差，当能量预测值高于实际采集能量值时，系统下一时段的功耗将高于其采集的能量。如果这种情况连续多个时段出现，系统存储的能量将被快速消耗，导致系统停止工作。

参考资料：

[1]MOSER C,THIELE L,BRUNELLI D,et al.Adaptive power management for environmentally powered systems[J].IEEE Transactions on Computers,2010,59(4):478-491.

[2]齐小刚,陆赞赞,郑耿忠,等.一种低能耗低时延的睡眠调度算法[J].西安电子科技大学学报，2015,42(1):124-129.

[3]王毅,张德运,陈海荣.无线传感器网络汇聚节点动态功耗管理方法[J].西安交通大学学报,2008,42(2):138-142

[4]刘超，刘丽萍，安新升，等.基于模糊控制的太阳能驱动无线传感器网络路由算法[J].传感技术学报，2014，27(9)：1238-1246.

[5]沈玲，夏银水，叶益迭.基于指数平均模型的无线传感器网络动态功耗管理[J].传感技术学报，2014，27(11)：1551-1556.

[6]褚超强,马德,罗小华.一种自适应的动态功耗管理系统[J].电子技术,2016(1):1-6.

[7]LAI Z,LAM K T,WANG C L,et al.Powerock:power modeling and flexible dynamic power management for many core architectures[J].IEEE Systems Journal,2016(PP):1-13.

[8]OKAMURA H,DOHI T.Dynamic power management with optimal time-out policies[J].IEEE Systems Journal,2015(PP):1-11