[发明专利]一种适用于Android游戏的处理器功耗优化方法

说明书

本发明公开了一种适用于Android游戏的处理器功耗优化方法，构建了针对Android平台游戏应用的功耗管理框架，包括游戏特性数据收集模块和CPU‑GPU协同电压频率调控模块；特性数据收集模块完成Android游戏运行时用户交互数据和GPU渲染数据的收集，为基于Android游戏特性的CPU和GPU负载评估提供支撑，提高了及时性和准确性；协同电压频率调控模块利用层次状态机综合描述游戏运行状态变化和处理器运行状态变化，为电压频率调控逻辑指明时机和方向；调控逻辑基于Android游戏中CPU‑GPU之间的生产者——消费者协作关系设计，实现了CPU‑GPU之间的协同功耗管理。在保证用户体验的前提下提高了CPU‑GPU的能效。

技术领域

本发明涉及一种处理器功耗优化方法，具体地涉及一种适用于Android游戏的处理器功耗优化方法。

背景技术

随着具有良好人机交互特性的智能手机的普及，移动游戏逐渐成为广受用户喜爱的一类应用，其中复杂3D游戏尤其受到青睐。这得益于智能手机CPU(Central ProcessingUnit)和GPU(Graphics Processing Unit)计算能力的提高。高性能往往带来高能耗，对于电池供电的智能手机平台，游戏应用对计算资源的高要求使得智能手机设备固有的功耗与电池容量之间的矛盾凸显出来。研究发现，当前Android智能手机平台游戏应用运行时存在计算资源和能耗浪费的现象。

动态电压频率调节(Dynamic Voltage and Frequency Scaling，简称DVFS)，是当前被普遍采用进行功耗管理的一种有效机制。其核心思想是根据处理器负载变化信息动态调整处理器运行的电压和频率以达到节约能耗的目的，所以负载评估和电压频率调控算法是其实现策略中的关键内容。传统策略中，Android平台普遍采用针对CPU的Interactive策略和与之类似的相应GPU DVFS策略。

传统DVFS策略适用于Android游戏应用存在的问题是：(1)Android游戏运行时具有显著的用户交互特性和CPU-GPU协作特性，传统框架难以利用这些特性进行功耗优化。(2)基于硬件利用率反馈的CPU/GPU负载评估方法无法满足Android游戏负载评估的及时性和准确性要求，造成用户体验降低或能耗浪费问题。(3)完全独立的CPU/GPU电压频率调控逻辑无法利用Android游戏运行时CPU-GPU之间的协作关系以进一步提高系统能效。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种适用于Android游戏应用的处理器功耗管理方法，本发明基于Android系统特性和游戏特性构建适用于Android游戏的功耗管理框架，收集游戏运行时的特性数据，为及时准确的CPU/GPU负载评估提供支持；在底层联通CPU和GPU DVFS模块，提供统一的电压频率调控逻辑，基于CPU-GPU的协作关系对CPU和GPU的电压频率进行协同控制，在保证用户体验的前提下，进一步提高游戏运行时Android系统的能效。

本发明的技术方案是：

一种适用于Android游戏的处理器功耗优化方法，其特征在于，基于Android系统的Application Frameworks层和Linux kernel层构建Android游戏功耗管理框架，包括游戏特性参数追踪(Parameters Tracer)模块和CPU-GPU协同DVFS模块；

所述游戏特性参数追踪模块，采集游戏运行时的用户交互信息和GPU渲染游戏帧数据；

所述CPU-GPU协同DVFS模块，包含用户感知的CPU负载评估，基于游戏帧复杂度的GPU负载评估，利用层次状态机的参数描述和基于游戏中CPU-GPU协作关系的CPU-GPU协同电压频率调控部分，进行基于游戏特性的CPU-GPU协同功耗管理；