[发明专利]嵌入式低功耗操作系统中动态频率调整的映射方法

摘要

本发明公开了一种嵌入式低功耗操作系统中动态频率调整的映射方法。提供了一种新的方法和技术用来建模、解决并进行优化嵌入式低功耗操作系统中处理器频率动态调整时的映射问题。本发明通过利用处理器运行频率向上向下映射的方法将理论处理器最节能频率映射到实际可调节电压，以达到节能的目的，同时保证系统的性能要求。该发明基于一个处理器频率映射模型，通过映射模型将理论处理器最节能频率映射到实际可调整的处理器频率。操作系统在执行过程中，动态调频调压技术，根据性能要求和处理器运行情况确定处理器在当前性能要求下的理论最节能运行频率，然后通过映射模型映射到实际处理器频率，以达到节能目的。

主权项

1.一种嵌入式低功耗操作系统中动态频率调整的映射方法，其特征在于该方法的步骤如下：1)动态采集系统事件：硬件平台都具有性能监视模块PMU，PMU在整个系统运行过程中采集运行事件发生数，包括处理器运行时频率，处理器内存缺失；操作系统通过指令对PMU设置，设置PMU采集事件的类型和采集事件发生数的上限值，当PMU每采集到一个需要采集的事件，PMU有个相应的计数器，这个计数器将加1；当采集到的事件发生数达到设置的上限值，PMU将发出一个中断，打断正在运行的程序；中断程序读取PMU采集到的各种事件发生数并累加到操作系统保存的事件发生数值上；在本发明中，要求PMU采集两种系统事件，包括：处理器运行的指令数，处理器运行的空闲指令NOP数；2)计算处理器理论最节能频率：操作系统通过定时器中断当前操作，操作系统通过设置定时器的定时长度t来定时中断当前操作，定时器中断处理程序计算处理器在当前性能要求下的理论最节能频率；操作系统根据PMU获取的事件发生数值，计算当前处理器的空闲比m；并将操作系统保存的事件发生数清0；通过如下映射公式得到在当前性能要求处理器理论最节能频率：f＝P(m，x)＝m×fmax×x其中：m是当前处理器的空闲比，m＝NOP指令数/处理器运行的指令数，x是当前性能要求，取值范围为0～1，f为当前性能要求处理器理论最节能频率，P(m，x)为映射公式，此映射公式将根据当前x和m参数获得最节能频率，fmax为处理器的最高运行速度；3)理论运行频率映射到实际处理器频率：由于现在处理器一般都只支持非连续的频率调整，即处理器只支持一系列的特定频率，所以当操作系统计算出当前性能要求处理器理论最节能频率f后，处理器并不一定支持，如果计算出的理论频率f正好是处理器支持的某个特定频率，那么操作系统直接通过动态平率调整指令将处理器的运行频率设置为f，否则将通过如下公式在保证不影响运行性能的前提下将f映射到实际频率：N/NH/fH+(N-NH)/fL 其中N是在处理器频率f下定时器长度t的时间内完成可运行的时钟数，即N＝f×t，f是当前性能要求处理器理论最节能频率，NH是处理器运行在频率fH下的周期数，fH是处理器支持的特定频率，且fH大于f，fH是处理器支持的特定频率，且fL小于f，即f正好落入由fH和fL组成的区间内，且fH和fL之间的差值最小，根据处理器支持的特定频率，可以通过f值的大小，找到相应的fH和fL；然后通过公式计算出NH的值，这样就能知道为了将f映射到实际运行频率同时保证性能，任务需要在fH频率下运行的周期数NH，同时也就能够计算出在fL频率下运行的周期数N-NH；通过上述公式，就可以将f映射到实际处理器频率fH和fL，同时保证性能不变；处理器就可以先将处理器频率调整到fH频率下运行NH周期，然后将处理器频率调整到fL频率下运行N-NH周期。