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1、隨著微電子技術(shù)和嵌入式技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)的性能有了迅速的提升,逐漸被應(yīng)用于多媒體、通信和導(dǎo)航等對(duì)數(shù)據(jù)處理要求更高的領(lǐng)域。高主頻的處理器、高功耗的設(shè)備和大容量的內(nèi)存使得嵌入式系統(tǒng)的功耗急劇上升。然而,對(duì)于那些有移動(dòng)和便攜需求的嵌入式系統(tǒng),由于采用電池供電,因此在有限能量供給下僅能維持較短的運(yùn)行時(shí)間。同時(shí)高功耗部件散發(fā)出的熱量會(huì)引起系統(tǒng)內(nèi)溫度升高,從而嚴(yán)重降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,縮短系統(tǒng)使用壽命。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)者已將降低系統(tǒng)功耗作為關(guān)
2、注的焦點(diǎn)。系統(tǒng)級(jí)的動(dòng)態(tài)功耗管理(DPM)即為其中之一。在多媒體和導(dǎo)航等應(yīng)用領(lǐng)域,許多以硬盤(pán)作為存儲(chǔ)介質(zhì)的系統(tǒng)中,硬盤(pán)的功耗成為主要功耗來(lái)源。 本研究以此為背景,對(duì)基于負(fù)載分析的動(dòng)態(tài)功耗管理策略進(jìn)行研究,尋求通過(guò)系統(tǒng)配置和管理,利用微硬盤(pán)的多種低功耗模式來(lái)降低硬盤(pán)空閑時(shí)功耗的最優(yōu)方法。傳統(tǒng)單請(qǐng)求源負(fù)載模型無(wú)論是周期性的還是隨機(jī)性的,都忽略了實(shí)際系統(tǒng)多任務(wù)多線程的特點(diǎn),因而對(duì)于實(shí)際非平穩(wěn)的負(fù)載不能很好的吻合。多路選擇模式的多請(qǐng)求源負(fù)
3、載模型,在局部平穩(wěn)的假設(shè)下劃分出不同的請(qǐng)求源,但要求請(qǐng)求源的空閑時(shí)間服從同一類(lèi)型的分布,從而限制了模型適用的范圍。本文將其改進(jìn)為多路混合模式的多請(qǐng)求源負(fù)載模型,以線程為獨(dú)立的請(qǐng)求源,請(qǐng)求源按照線程的入口地址以及所屬任務(wù)進(jìn)行分組,同組請(qǐng)求源的空閑時(shí)間服從相同的分布。所有活動(dòng)請(qǐng)求源的負(fù)載分布經(jīng)過(guò)混合器合并后形成整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載分布。本文將改進(jìn)后的模型應(yīng)用于DPM的預(yù)測(cè),針對(duì)傳統(tǒng)預(yù)測(cè)策略忽視應(yīng)用特征和基于程序計(jì)數(shù)器訪問(wèn)的預(yù)測(cè)策略沒(méi)有區(qū)分多層調(diào)用
4、等問(wèn)題,提出了基于堆棧的多線程預(yù)測(cè)技術(shù)。該預(yù)測(cè)技術(shù)以請(qǐng)求發(fā)生時(shí)的堆棧信息來(lái)區(qū)分不同調(diào)用路徑上的請(qǐng)求,根據(jù)相同特征的請(qǐng)求之后的空閑時(shí)間進(jìn)行單線程的預(yù)測(cè),然后將單線程的預(yù)測(cè)結(jié)果匯集成最終的預(yù)測(cè)結(jié)果。通過(guò)對(duì)預(yù)測(cè)策略與超時(shí)策略的研究分析,發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)策略在周期性強(qiáng)的負(fù)載下效果顯著,而不適合于隨機(jī)性較強(qiáng)的負(fù)載,超時(shí)策略則恰好相反。因此,本文提出將預(yù)測(cè)技術(shù)和超時(shí)技術(shù)相結(jié)合的預(yù)測(cè)性超時(shí)策略。該策略根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分組決策,決策時(shí)采用基于概率分布統(tǒng)計(jì)的單門(mén)
5、限自適應(yīng)超時(shí)技術(shù)。在負(fù)載隨機(jī)性強(qiáng)時(shí)利用自適應(yīng)超時(shí)技術(shù)減少誤預(yù)測(cè)的影響,在負(fù)載規(guī)律性強(qiáng)時(shí)利用預(yù)測(cè)技術(shù)提高區(qū)分度盡可能減少超時(shí)門(mén)限的影響。 本文設(shè)計(jì)了基于事件驅(qū)動(dòng)的DPM系統(tǒng)軟件仿真,通過(guò)事件模擬出操作請(qǐng)求和系統(tǒng)信息,觸發(fā)各部件模擬器的執(zhí)行。根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析提取功耗和狀態(tài)模型的參數(shù),準(zhǔn)確模擬了硬盤(pán)的空閑時(shí)功耗和狀態(tài)的變化,經(jīng)過(guò)模型檢驗(yàn),功耗的仿真結(jié)果的最大相對(duì)誤差約為3%?;谠摲抡嫫脚_(tái)進(jìn)行了DPM策略測(cè)試評(píng)估,評(píng)估采用差異
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