降低中央處理器能耗的方法、裝置及終端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種降低中央處理器能耗的方法、裝置及終 端。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從第三代移動通信（3G)以來，移動互聯(lián)網(wǎng)得到了迅猛的發(fā)展?；趯ξ磥淼恼?望，人們提出了普適計算，即無處不在的計算。目前，第四代移動通信技術(shù)（4G)已經(jīng)開始多 個國家建設(shè)并使用。所以，可以預(yù)見隨著時間的推移，移動互聯(lián)網(wǎng)將持續(xù)高速發(fā)展。移動互 聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備繁多，但是使用的操作系統(tǒng)還是以谷歌（Google)公司的Android系統(tǒng)，蘋 果公司的I0S系統(tǒng)以及微軟的Windows Phone系統(tǒng)為主。其中，Android系統(tǒng)占據(jù)了絕大 部分市場份額。
[0003] 由于移動設(shè)備的電源（即電池）能量非常有限，且耗能越大發(fā)熱越嚴(yán)重，所以電 源管理對移動設(shè)備就顯得十分關(guān)鍵，也成為當(dāng)前工作努力的方向之一。Google的Android 系統(tǒng)基于Linux內(nèi)核2. 6. 33,并對其電源管理和內(nèi)存管理以及運(yùn)行時管理進(jìn)行了修改以 適應(yīng)移動設(shè)備。對Linux內(nèi)核電源管理進(jìn)行改進(jìn)的原因是：運(yùn)行Android系統(tǒng)的移動設(shè)備 電池容量有限，且節(jié)能特征與個人電腦不同。谷歌公司專門開發(fā)了針對外圍設(shè)備電源管理 的電源驅(qū)動，這個驅(qū)動可以控制屏幕顯示和背光，鍵盤背光以及按鈕背光?；镜脑硎牵?通過鎖和定時器來切換系統(tǒng)的狀態(tài)，使系統(tǒng)的功耗降至最低。外圍設(shè)備的電源控制主要是 通過"喚醒鎖"（WakeLocks)來實現(xiàn)的。應(yīng)用程序通過應(yīng)用框架中的一個電源管理（Power Management)API (Application Programming Interface，應(yīng)用程序編程接口）來申請"喚醒 鎖"，并通過"喚醒鎖"使屏幕正常顯示，并使CPU (Central Processing Unit，中央處理器， 以下簡稱處理器）處于AWAKE狀態(tài)以快速的處理中斷事件。具體過程如圖1所示。
[0004] 在移動設(shè)備中，CPU是主要的耗能設(shè)備之一。Android的電源管理中對CPU的能耗 管理通過Governor來實現(xiàn)。目前，An droid支持的Governor主要有Performance Governor、 Powersave Governor 和 OnDemand Governor。其中，Performance Governor 始終將 CPU 保 持在最高頻率；Powersave Governor -直將CPU保持在最低頻率；OnDemand Governor根 據(jù)CPU的使用率來設(shè)置CPU頻率，具體來說就是設(shè)定兩個的閥值up_ultilization和down_ ultilization，當(dāng)CPU使用率大于up_ultilization時，直接將CPU頻率設(shè)置為最大值，當(dāng) CHJ使用率小于down_ultilization時，則將CPU頻率減少20%。用戶可以根據(jù)需要選擇 合適的Governor。另外，Android提供了一個Userspace governor，它可以向用戶提供可 用的頻率信息，允許用戶根據(jù)這些信息通過Linux sysfs接口實現(xiàn)用戶級的governor來控 制CPU頻率。
[0005] Android提供了一個比較簡單的電源管理框架，該框架通過PowerManager類向應(yīng) 用程序開發(fā)者提供了一組電源管理接口。Android的電源管理主要用來解決當(dāng)系統(tǒng)中的某 些組件空閑或者沒有被使用時來減少能耗。另外，對于CPU，Google的Android系統(tǒng)是通過 動態(tài)調(diào)整電壓和CPU主頻（Dynamic Voltage and Frequency Scaling,動態(tài)電壓頻率調(diào)整， 簡寫DVFS)來節(jié)省電能，以延長電池的壽命，該方法繼承自Linux電源管理中對CPU的節(jié)能 管理方法。例如，當(dāng)CPU和外圍設(shè)備（比如顯示屏）處于空閑狀態(tài)時，則將CPU或者外圍設(shè) 備切換到空閑模式或者省電模式。另外，如果一個應(yīng)用不需要一直運(yùn)行在最高性能時，可以 通過降低主頻和電壓以減少能耗。通常，DVFS -邊試著保持系統(tǒng)性能，一邊試圖去降低能 耗。這種電源管理方法的初衷是針對臺式電腦或者筆記本電腦，它以性能為導(dǎo)向即在保證 不影響系統(tǒng)性能的情況下節(jié)省電能。
[0006] 然而，對于移動終端用戶，在某些情況下，用戶可能更注重最大限度地節(jié)省電能。 例如當(dāng)用戶使用智能手機(jī)以進(jìn)行視頻格式轉(zhuǎn)換并上傳到網(wǎng)上與朋友分享時，由于這通常需 要較長的時間而不會立即完成，所以用戶可能需要以最低的能耗來完成該任務(wù)。為了達(dá)到 這個目的通常會選擇PowerSave governor將CPU主頻和電壓設(shè)置到最低。但是，最低CPU 主頻和電壓并不一定是最優(yōu)的降低能耗方法。因為在真實的程序執(zhí)行過程中，CPU可能需 要停下來等待外圍進(jìn)行I/O處理。
[0007] 另外，對于一個偏計算密集型的任務(wù)，由于Android系統(tǒng)選擇了最低的CPU主頻和 電壓，所以計算時間就加長，能耗反而可能相對于選擇適中的CPU主頻和電壓有所增加，采 用最低主頻和電壓也可能造成終端反應(yīng)比較慢。Android在對于CPU頻率和電壓的管理實 際上是依賴于Linux內(nèi)核，然而其默認(rèn)的Ondemand governor的實現(xiàn)不適合這種情況，即用 戶想要在任務(wù)正在運(yùn)行時最大限度的節(jié)省能耗。因為在這種情況下OnDemand這種以性能 為導(dǎo)向的節(jié)能方法可能會不適合。若選擇OnDemand governor,由于OnDemand governor采 用兩個閥值來調(diào)節(jié)CPU頻率，該方法的優(yōu)點是簡單，容易實現(xiàn)，但是設(shè)置不夠精確，該任務(wù) 很可能達(dá)到設(shè)定閥值而直接把CPU頻率設(shè)置成最大，而該任務(wù)可能并不需要把CPU頻率設(shè) 置成最大，從而沒有達(dá)到用戶設(shè)想的以最低能耗完成該任務(wù)?，F(xiàn)有技術(shù)不能針對不同的情 況對CPU頻率進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以盡可能的節(jié)省能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種降低中央處理器能耗的方法、裝置及終端， 用以解決現(xiàn)有技術(shù)中CPU需要盡可能降低能耗的問題。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明提供一種降低中央處理器能耗的方法，包 括：
[0010] 獲取中央處理器CPU的主存訪問率；
[0011] 根據(jù)所述主存訪問率，調(diào)整所述CPU的主頻。
[0012] 進(jìn)一步，根據(jù)所述主存訪問率，調(diào)整所述CPU的主頻，具體包括：
[0013] 在當(dāng)前獲得的主存訪問率高于上次獲得的主存訪問率時，降低所述CPU的主頻；
[0014] 在當(dāng)前獲得的主存訪問率低于上次獲得的主存訪問率時，提高所述CPU的主頻。
[0015] 進(jìn)一步，根據(jù)公式（1)計算所述主存訪問率：
[0017] 其中，Maccess Mte是主存訪問率，Na_ss nuss是CPU訪問緩存cache失效的次數(shù)， NinstructlDn是CPU執(zhí)行的指令條數(shù)〇
[0018] 進(jìn)一步，根據(jù)公式（2)確定調(diào)整后的CPU主頻：
[0020] 其中，f。#是目標(biāo)主頻，即調(diào)整后的CPU主頻；f_是CPU支持的最小主頻；f_是 CHJ支持的最大主頻，M_是主存支持的最大主存訪問率。
[0021] 進(jìn)一步包括，當(dāng)CPU沒有任務(wù)執(zhí)行時，則調(diào)整CPU的主頻為最低主頻。
[0022] 另一方面，本發(fā)明還提供一種降低中央處理器能耗的裝置，包括：
[0023] 主存訪問率獲取單元，用于獲取中央處理器CPU的主存訪問率；
[0024] CPU主頻調(diào)整單元，用于根據(jù)所述主存訪問率，調(diào)整所述CPU的主頻。
[0025] 進(jìn)一步，所述CPU主頻調(diào)整單元具體用于：
[0026] 在當(dāng)前獲得的主存訪問率高于上次獲得的主存訪問率時，降低所述CPU的主頻； 在當(dāng)前獲得的主存訪問率低于上次獲得的主存訪問率時，提高所述CPU的主頻。
[0027] 進(jìn)一步，主存訪問率獲取單元根據(jù)公式（1)計算得到主存訪問率：
[0029] 其中，M_SS Mte是主存訪問率，Na_ss nuss是CPU訪問緩存cache失效的次數(shù)， NinstructlDn是CPU執(zhí)行的指令條數(shù)；
[0030] CPU主頻調(diào)整單元根據(jù)