[发明专利]一种基于嵌入式系统的磁盘动态电源管理方法

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式系统的动态电源管理领域，特别是涉及一种基于嵌入式系统的磁盘动态电源管理方法。

技术背景

嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的最大特点是其具有目的性或针对性，即嵌入式系统是为了满足某个特定领域内的需求而开发的，因此它常常受到空间、成本、存储等条件的限制。这也决定了嵌入式系统在实时性及功耗等方面较其它计算机系统而言，有较为苛刻的要求。由于嵌入式系统往往由电池作为整个系统的供电设施，为了延长电池使用时间，也为了保障嵌入式设备连续使用时的正常性能，有必要提供较好的电源管理措施。

动态电源管理(DPM)是解决这一矛盾的有效手段：当系统部件不工作时，关闭系统部件或将部件置于能耗较低的状态，从而达到省电的目的。如发明人申请的专利申请号为200610122002.3的“一中基于嵌入式系统的动态电源管理架构”的发明专利，对动态电源管理架构做出了详细的说明。

目前国外关于DPM的研究主要集中在DPM算法的理论研究，对于算法在具体设备上的具体实现涉及的比较少；国内关于DPM算法的实现大多都是以CPU作为研究对象，对于磁盘动态电源管理的研究几乎没有。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过磁盘不同的能耗状态之间的转换从而实现磁盘动态电源管理的方法。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

一种基于嵌入式系统的磁盘动态电源管理方法，该方法通过在动态电源管理架构上扩展磁盘电源管理，在动态电源管理架构上对磁盘的状态进行划分，并通过读写I/O端口设置磁盘控制器中的命令寄存器的内容实现磁盘状态转换，使磁盘从一个高能耗状态转换到一个低能耗状态。

本发明将磁盘的状态划分为活动Active、空闲Idle、Standby、休眠Sleep四种状态；所述Active状态为磁盘控制器执行指令或者读写磁盘介质的状态，处于此状态下的磁盘功耗最大；所述Idle状态为所有磁盘控制器的电子元件都是启动并且全速运转的状态，该状态在极短时间内转换到Active状态，且处于此状态下的磁盘功耗仅低于Active状态；所述Standby状态为磁盘停止旋转，磁盘控制器接口可以接受指令，但是磁盘介质不可以访问，该状态需要比较长的时间转换到Active状态，且处于此状态下的磁盘功耗低于Active和Idle状态；所述Sleep状态为磁盘最低功耗状态，磁盘需要一个RESET指令来进行激活，且转换到Active状态需要最长的时间。

磁盘状态转换在Linux下通过I/O端口与磁盘进行直接通信的方式，或者通过磁盘驱动程序接口与磁盘进行通信的方式实现。

所述磁盘电源管理还包括获取磁盘负载的操作，该操作通过采集读写I/O请求轨迹实现。

本发明还包括磁盘的策略优化操作。

本发明提出了一种基于读写磁盘寄存器来改变磁盘状态的方法以及通过读写I/O请求获取磁盘负载的方法，又利用更新理论模型算法来实现磁盘策略优化，并且通过实验证实了其具有较好的性能。至此，完整的提出了一种用来实现磁盘动态电源管理的方法。

附图说明

图1为磁盘控制器结构示意图；

图2为磁盘读写I/O请求处理流程图；

图3为磁盘电源管理系统模型示意图；

图4为基于更新理论的系统状态转换图；

图5无电源管理磁盘状态变化图；

图6为超时策略磁盘状态变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明为了控制磁盘的状态和读写磁盘上的数据，就必须使用磁盘控制器。磁盘控制器是CPU与驱动器之间的逻辑接口电路，它从CPU接收请求命令，向驱动器发送寻道、读/写和控制信号，如图1所示。

内核与磁盘控制器的交互过程就是通过I/O端口设置控制器中的相关寄存器内容，并通过寄存器获取操作的结果信息。

计算机主机对IDE接口磁盘的控制是通过磁盘控制器上的二组寄存器实现。一组为命令寄存器组(Task File Registers)，I/O的端口地址为1F0H～1F7H，其作用是传送命令与命令参数，另一组为控制/诊断寄存器(Control/DiagnosticRegisters)，I/O的端口地址为3F6H～3F7H，其作用是控制磁盘驱动器。