适用于海洋动态观测设备嵌入式系统的低功耗管理预测模型

能耗是制约海洋设备在水下工作时长的关键因素。为进一步降低海洋动态观测设备嵌入式系统的动态功耗,本文针对前人提出的用于预测空闲时间的指数平滑算法所存在的权重系数基于凑数法确定、算法难以适应大波动等问题,设计了一种新的权重系数,并构建了一种自适应的低功耗管理预测模型。当模型检测到预测的空闲时间超过工作和休眠状态切换的时间阈值后,中央处理器关停系统的部分外设,使系统进入低功耗休眠状态。仿真和单片机实验均表明,本文提出的低功耗管理预测模型能够有效地提高对处理器工作的空闲时间预测的准确性,且面对突发状况具有良好的自适应性,可显著降低嵌入式系统的功耗,有效延长设备的工作时间。

基于时钟的低功耗动态管理方法研究

在集成电路设计过程中,随着其集成度的不断提高,功耗也成为了不得不考虑的问题。介绍了当前低功耗技术的研究现状,描述了低功耗的设计方法。在低功耗门控时钟技术的基础上提出了一种基于时钟的低功耗动态管理方法,在ADP036DSP芯片中集成了一个低功耗模块,低功耗模块有3种不同的工作模式,即IDLE、STANDBY、HALT模式,用户可通过对寄存器的配置,进入到不同的低功耗模式。仿真结果表明,低功耗模式能够被正常唤醒,且能够有效降低功耗。

基于强化学习的多核芯片动态功耗管理框架

多核芯片可以为移动智能终端提供强大算力,但功耗和温度问题始终制约着其性能表现。针对这个问题,该文提出了一种基于强化学习的多核芯片动态功耗管理框架。首先,建立了一个基于GEM5的多核芯片动态电压频率调节仿真系统。然后,采用了一种考虑CMOS芯片物理特性的功耗模型构建方法以实现在线实时功耗监测。最后,设计了一种面向多核芯片的梯度式奖励方法,并使用深度Q神经网络(Deep Q Network, DQN)算法对多核芯片的功耗管理策略进行学习。仿真结果表明,相比于常规的Ondemand,MaxBIPS方案,该文所提出的框架分别实现了2.12%, 4.03%的多核芯片计算性能提升。

低功耗海上救援个人示位标的设计与实现

设计和实现了一种改进的海上救援个人示位标,该示位标具备北斗导航定位能力和北斗短报文通信功能,同时具备人体生命体征监测上报和触水启动的功能,并支持COSPAS-SARSAT卫星搜救系统.为延长示位标的工作时间,设计了一种动态电源管理方法,实现了对不同功能电路电源通道的控制.同时,针对示位标的待机模式和工作模式,设计了超低功耗待机电路和低功耗软件控制设计方案,减少了电能的浪费.最后,分别在山东省威海市和浙江省宁波市至舟山市附近海域对原型样机进行了实际场景测试.原型样机的测试结果表明:示位标在待机状态下,电流为2.3μA,待机时间超过5年;示位标在接收北斗信息状态下,电流为79 mA;示位标在发送状态下,7 000 mAh 7.4 V电池可发送200次求救信息.与现有产品相比,本文提出的海上救援个人示位标具有更低的待机功耗.

无线传感器网络传感器节点动态功耗管理方法

提出了一种新的传感器节点动态功耗管理方法。首先理论推导了节点在各个休眠状态的休眠阈值,建立了网络监测事件到达模型,采用Possion分布得到了网络事件发生的到达概率,利用无线传感器网络中存在大量冗余节点导致节点多重覆盖的特性,分析了传感器节点进入或脱离各休眠状态须满足的条件及保持各状态的最小时长等问题。最后,根据实际应用归纳了传感器节点的三种唤醒策略。实验结果表明,该方法在满足网络性能约束的前提下,利用无线传感器网络的冗余覆盖的特点,可动态调整节点的休眠深度,可减少约28%的传感器节点能量开销,37%的动态功耗管理切换时延,提高约52%的切换成功率,从而有效地延长节点工作寿命及传感器网络寿命。

基于灰色模型的无线传感器网络动态功耗管理研究

传感器节点能量受限是制约无线传感器网络使用寿命的关键因素,为了节约传感器网络的能量,提出了灰色模型的动态功耗管理(DPM)方法。该方法利用传感器节点上的历史数据应用灰色模型预测未来值,预测过程中可以动态调整预测参数,实现自适应预测,和小波自回归预测算法相比,提高了预测的准确性。基本思想是根据S ink节点上的数据来决定整个传感器网络的工作模式,在下个周期内若传感器节点的观测值不超过预定的阀值则不向S ink节点发送数据,通过缩短传感器节点的工作时间,降低节点间数据传输量来减少传感器网络的能量消耗。理论分析和实验结果表明本文提出的方法无论在预测准确性方面,还是在节约能量方面都是有效的。

非平稳自相似业务下自适应动态功耗管理

动态功耗管理(dynamicpowermanagement,简称DPM)是一种优化计算机设备能量消耗的设计技术,优化效果依赖于采用的功耗管理策略和控制算法.研究表明,传统排队论的指数分布假设不适用于DPM策略研究,DPM最优策略是超时策略,超时策略可以获得很好的节能效果的理论原因是计算机系统业务请求具有自相似性.提出了当空闲时间长度服从Pareto分布时,基于截尾均值法小样本情况下Pareto分布形状参数的稳健有效估计算法和基于窗口大小自适应技术非平稳业务请求下的DPM控制算法.实验结果表明,该算法具有很好的稳定性,在不考虑其他条件约束时,竞争率可降到1.24,在延迟率小于0.10的条件下,竞争率可降到1.47,而且算法计算负荷小.

应用于低功耗SoC的动态时钟管理技术

文章着重分析了基于系统级的低功耗技术,提出了动态时钟管理技术,介绍了其背景、原理以及在系统低功耗中发挥的重要作用。最后,将该技术应用到一款LCD控制器中。事实表明,动态时钟管理技术在保证系统性能的前提下,大大降低了功耗,取得了很好的效果。

基于随机决策模型的动态功耗管理策略研究

由于功耗的严格约束,现代嵌入式计算终端必须采用科学的动态功耗管理策略.文中在对计算机系统的动态功耗管理(Dynamic Power Management,DPM)模型深入研究的基础上,采用改进的DPM随机决策模型,从理论上证明了DPM最优策略是确定性马尔可夫策略,这为简化DPM控制算法提供了理论依据.在实例研究中,比较了空闲时间长度服从负指数分布与Pareto分布两种情况,发现经典的空闲时间长度服从负指数分布的假设与实际情况偏差很大.Pareto分布很好解释DPM超时策略在实际应用中可以取得优良节能效果这一现象.

非平稳多任务下的动态功耗管理随机策略

基于系统信息建立了任务的设备利用率统计查找表,并根据实际的间隔时间更新分布。然后,建立了半Markov随机模型,定义了代价函数和目标优化函数,并给出了平均准则下基于线性规划的求取最优策略的方法。试验结果表明:在考虑性能约束的条件下,该算法具有很好的稳定性;延迟率小于0.10;竞争率可以达到0.57。更稳定、有效地降低了功耗,有利于在嵌入式系统中应用。

一种数字信号处理器的动态功耗管理方案

动态功耗管理是一种系统级低功耗设计技术,降低功耗的思路是根据系统当前负载动态调整时钟频率或者关闭时钟。文章以数字信号处理器为模型,提出了一种系统属性可调节的动态功耗管理方案,它支持通过软硬件配合对功耗进行灵活的动态管理,其管理策略采用了适应性预测算法,并引入非确定性因子。实验结果表明,该方案可以大大降低数字信号处理器的功耗。

基于MSR模型的动态功耗管理策略

系统级动态功耗管理(Dynamic Power Management,DPM)策略根据系统状态和负载,动态地调整系统配置,从而能够有效降低系统功耗。传统的DPM策略仅从设备的角度考察工作负载状况,忽略了工作负载的应用特征。本文从任务的角度分析负载,提出新颖的多请求源(Multiple Service Requesters,MSR)系统级功耗管理的模型,以及基于该模型的自适应超时策略(Multiple-Service-Requester-Based Timeout Policy,MSRBTP)。实验表明,与传统DPM策略相比较,在非平稳的应用环境下,MSRBTP策略具有更好更稳定的节能效果。

一种自适应的动态功耗管理预测策略

动态功耗管理通过关闭空闲的系统部件来减小电子系统的功耗。如何提高预测的准确度是当前基于预测动态功耗管理(DPM)研究的主要问题。基于预测的DPM策略假设系统部件访问时间具有关联性,当前应用最为广泛的是指数滑动平均方法,但其应对突发事件的能力不强。本文基于指数滑动平均改进模型,对突发事件进行数学定义,提出一种自适应的DPM预测策略,在面对突发的长延时或短延时情况下,系统都能自适应调整,提高了预测的准确度,优于现有策略。

多任务下I/O设备的动态功耗管理

减少I/O设备功耗已越来越被嵌入式系统设计者所关注。传统动态功耗管理(DPM)策略在实际的多任务环境下无法得到预期的节能效果。提出基于堆栈的预测性超时(SBPT)策略。该策略通过分析任务的调用和堆栈信息来预测任务对I/O设备的访问模式,并采用多请求源(MSR)模型进行多任务的联合预测。然后根据预测结果分组统计,采用超时技术决策。基于实际负载的仿真实验表明SBPT策略能够适应多任务的应用环境,更稳定更有效地降低了功耗。

负载驱动的机群系统动态功耗管理研究

为了通过动态功耗管理方法解决高性能计算机系统功耗与性能之间的权衡问题，提出了一种适用于同构机群环境下负载驱动的动态功耗管理（WDPM）策略。该WD．PM策略根据负载随时间变化的不均衡性，通过分析并行负载日志的到达特征，在改进超时动态功耗管理的基础上运用了基于负载预测的预唤醒方法和实时反馈修正机制。以真实负载日志和实际系统参数为源数据进行了模拟实验，而且做了WDPM策略与超时策略的对比测试。实验结果表明，WDPM策略能在增加极少量功耗的情况下，有效减少作业平均等待时间和系统中节点状态切换次数，能更好地获得性能与功耗间的平衡。

嵌入式系统的动态功耗管理结构

近几年来功耗问题成为在嵌入式系统领域中普遍关注的热点问题。其中动态功耗管理便是一种重要的减少系统范围的能量的方式。在近年的处理机设计技术中引入了支持基于动态电压与频率缩放的功耗管理的系统,主要提出一种基于这种技术的动态功耗管理的层次体系结构,它是基于"策略"的一种抽象定义。最后文章还用一个实例说明该结构不但能很好地完成复杂系统的功耗管理功能,而且具有较好的可扩展性,并且可以大幅度地降低系统功耗。

能耗期望的动态功耗管理预测性策略

现有动态功耗管理预测性策略基于部件空闲时间前后的关联性进行预测,在系统随机服务请求环境下面临失效.该文从概率统计的角度提出基于空闲时间能耗期望的预测策略,该策略使部件在空闲时进入空闲时间能耗期望值最低的模式,并从理论上证明了比方法具有最优的节能效果.实验结果表明,在系统服务请求的指数分布与Pareto分布下,与传统预测性策略相比,该策略获得了更低的部件平均功耗.

基于动态电源管理的智能移动终端低功耗方法

软硬件性能不断提高的智能移动终端在为用户提供更加丰富服务的同时,也导致了电池电量消耗的增加和续航能力的降低,一些应用和服务不得不关闭,导致终端可用性下降,严重影响用户的使用体验.动态电源管理与动态电压调节是软件层降低终端能耗的主要技术,研究了移动终端3大耗能组件的功耗模型以及对应的软件低功耗方法,通过实验验证了软件层低功耗方法的有效性.

C8051F005微控制器功耗管理技术研究

为顺应电子技术发展趋势,进一步做好应用系统的功耗优化,围绕C8051F005微控制器的功耗管理技术展开研究。基于对C8051F005自身动态功耗管理技术的介绍,提出降低系统时钟频率、降低电源电压、禁止不用的外设部件、合理选择电源管理方式等多个降低功耗的方法。重点针对芯片的功耗设计展开讨论,对内部和外部振荡器、模拟和数字外设进行设计并列举实例。所设计实现的低功耗微控制器应用系统,能够在满足功能和性能要求的同时尽可能优化电源管理,实施功耗动态管理策略,最大限度降低功耗。

基于指数平均模型的无线传感器网络动态功耗管理

能耗一直是制约无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)发展的关键因素。为了降低节点的功耗,延长WSN的寿命,一种改进指数平均模型的动态功耗管理DPM(Dynamic Power Management)方法被提出。该方法利用历史空闲时间来对未来空闲时间进行预测,预测结果作为节点是否转换为低功耗状态的依据。理论分析和实验仿真表明,本文提出的DPM在突发情况时能够快速自适应地调整,提高了预测的准确性,降低了WSN的功耗。