[发明专利]非易失性处理器中基于维持态的能量分配方法及系统

说明书

本发明涉及一种非易失性处理器中基于维持态的能量分配方法及系统，能量分配方法包括：根据系统掉电后电容内存储的可用能量构建能量分配模型；根据环境能量的采样数据获得系统能量恢复时间；依据可用能量计算得到从能量中断点到指令能够执行的最远点的路径；筛选路径中继续执行能量和备份能量之和小于系统电容内存储的可用能量的节点，作为可用备份点，并根据能量分配模型计算得到维持时间和继续执行时间；将维持时间和继续执行时间之和与系统能量恢复时间进行比较，如果大于则进行数据维持；如果小于则计算可用备份点在进行数据维持的情况下的收益和不维持直接备份的情况下的收益，并进行比较，根据比较结果确定进行数据维持或数据备份。

技术领域

本发明属于能量分配技术领域，具体涉及一种非易失性处理器中基于维持态的能量分配方法及系统。

背景技术

随着物联网的极速发展，智能手环和智能手表等可穿戴设备得到了广泛的应用。大多数可穿戴设备能够实时地检测用户的心率、体温和呼吸频率等生理数据。一般，可穿戴设备由配备的可充电电池进行供电。可充电电池存在需要进行频繁充电的问题，而体积较大的可充电电池不适用于医疗可穿戴设备。

为解决医疗可穿戴设备的供电问题，人们还利用能量收集系统将太阳能、风能和人体体温等周围环境的能量转化为电能使用，使医疗可穿戴设备实现自供能，进而获得超长时间工作的效果。然而，周围环境的能量转化成的电能存在不稳定的问题，供电不稳定会导致可穿戴设备出现频繁的能量掉电。可穿戴设备出现能量掉电时，传统的处理器需要对执行的进程进行多次回滚操作，从而极大地增加备份开销。

非易失性处理器可以解决上述问题。当能量掉电时，储存在电容器中的能量能够支持将易失数据备份到非易失存储器中，等到能量恢复后，数据即被复制回处理器继续执行。虽然传统的非易失性处理器可以完成操作，产生正确的数据结果，但其仍然存在以下问题：频繁的数据备份和恢复使得系统消耗大量的能量；能量掉电后，系统处于一种没有任何执行操作的暂停状态。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种非易失性处理器中基于维持态的能量分配方法及分配系统。

本发明所采用的技术方案为：一种非易失性处理器中基于维持态的能量分配方法包括以下步骤：

根据系统掉电后的电容内存储的可用能量构建能量分配模型，能量分配模型包括维持能量、继续执行能量和备份能量；

根据环境能量的采样数据获得系统能量恢复时间；

依据电容内存储的可用能量计算得到从能量中断点到指令能够执行的最远点的路径；

筛选路径中继续执行能量和备份能量之和小于系统电容内存储的可用能量的节点，作为可用备份点，并根据能量分配模型详细计算得到节点维持时间和继续执行时间继续执行；

将维持时间和继续执行时间之和与系统能量恢复时间进行比较，如果维持时间和继续执行时间之和大于系统能量恢复时间，则进行数据维持；如果维持时间和继续执行时间之和小于系统能量恢复时间，则计算可用备份点在进行数据维持的情况下的收益和不维持直接备份的情况下的收益，并进行比较，根据比较结果确定进行数据维持或数据备份。

进一步地，所述步骤获得系统能量恢复时间的具体过程为：在一段时间范围内，对环境能量进行采样，得到能量踪迹信号；之后，在一定阈值的作用下，该能量踪迹信号可过滤为一个脉冲序列。将该脉冲序列中最大脉冲宽度作为系统能量恢复时间。

进一步地，所述继续执行时间为：T_extend-exe＝T_cyc*Num，式中继续执行继续执行，T_cyc表示单指令执行周期总时间，Num表示执行路径中的指令数；