移动计算设备的供电系统均采用电池供电,电池电量和供电能力对移动计算系统性能和运行时间都有决定性作用。电池供电量与体积大小的发展在一段时间内是相对固定的。因此,如何提高系统部件的电源利用率,降低不必要的电能消耗,就成了移动计算研究和应用领域的亟待解决的问题。在嵌入式系统中,电源管理问题正在研究和发展,国内外尚无这方面的标准和规范。 电源管理问题的研究,主要在以下几个方向上: (1)理论量化分析方向:所有的耗电单位都被抽象成有不同电源状态,不同性能参数的实体,通过数学上的统计信息来制定电源策略实现电源状态的迁移,在系统运行中动态改变各个耗电单位的电源状态,以其达到长期性能最优的目的。 (2)体系结构研究方向:主要是通过对硬件及电路的设计达到节能的目的,其特点是设计一旦完成,节能的效果就是一定的,主要包括CPU, CMOS, VLSI, 存储器,cache,总线等的设计。 (3)操作系统研究方向:主要是利用系统软件对全系统的工作进行综合管理,在保证完成任务的前提下, 合理利用系统资源,降低系统和外围设备不必要的能耗消耗,使整个系统的能耗最低。 本小组主要在操作系统的电源管理方向上开展研究,以保证整个系统性能为前提, 降低系统能耗为目标,要在理论研究基础上,研究电源管理策略和算法, 在操作系统内部实现。嵌入式系统应用领域广泛,操作系统的易移植性、易裁减性等都成为同时考虑的因素。研究表明,系统或系统组件在通常的执行时间里,工作负载是不均衡的,在网络通信和任何交互式系统中更为普通。 本小组的研究定义管理系统电源状态,使用基于状态的抽象来对系统资源建模,在性能和电源之间进行权衡。将系统级的电源管理和系统片上外设、外围周边设备的能耗管理结合起来,利用时钟域分区的时钟控制,提供对能耗管理(通过闲置时钟域时钟,降低有效功耗)的基本机制和策略;并对可降低静态功耗(通过断电实现),选择性地使空闲的设备组件处于低电源状态来降低能源消耗,及更复杂的睡眠模式进行研究。在此基础上,通过和任务调度以及中断管理紧密配合,动态调节CPU的电压及频率,在保证系统性能的前提下,达到CPU以及系统能耗最低。
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