PDF《操作 系统 电 源管 理研 究进 展》

l o w e ne r g y c on s umpt i o n 摘要系统级 动态电源 管理技 术 的关键 问题 是在系统性 能与 能耗 之 间进 行 权衡 .在硬件提 供 支持 的 基础上 , 操作系统 电源 管理 的优 势在 于操作 系统作 为 系统 资源 管理 者,根据工作 负载 和硬件 资源电源状 态的特 征,在满足 系统性 能 约束条 件 下作 出电源 管理 决策 和控制 , 降低 系统 能耗.从优化控 制 策略 和操作系统 资源管理 的 角度 , 综述 操作 系统 电源 管理 研 究现 状及其关键 技术.对 两类 动态电源 管理 策略进行详 细分 析,讨论了从 资源 管理 角度 进行操 作 系统 电源 管理 的研 究思路 和 问题 , 对 当前 面 临的 主要 问题 和发展 趋 势进行 了总结 和展 望. 关键词 操作 系统 ;

电 源管理 ;

动 态功耗 管理 ;

动 态频 率调 节;

低能耗 中图法分类号TP3

1 6 收稿日期 ;

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修回日期 :

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0 2 基金项目:国家 八六三 高技术研 究 发展 计 划基 金项 目(

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2 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com

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8 计算机研究与发展2008,45(5)随着 微 电子 技术 和移动计算 技术的快 速 发展 , 能耗 和 散热 问题 日益 突出,特别在采用 电池 供电的系统 中降低 能耗 已经 成为和提高性 能、降低成本同等重要 的设计 目标 , 推 动人 们从能耗 角度 重新考虑系统设 计和实 现. 低 功耗技 术研 究 出现 于硬件电路 设计领域[1],随着 研究 的发 展,在体系结构 ] 、 编 译器 [

3 ] 、 操作系统及网络等各 层次 展开 , 涉及 领域 包括嵌 入 式系统 、 桌面系统和 服务 器 系统 等 .管 理 的硬 件从 磁盘、人机交互设 备、网卡 等各类 外设 到处 理器 、 内存 和 总线 等 核心 部件. 在电能有 限 的条 件下,电源 管理 的 目标 是提高计算机 系统 的能耗 效率,关键在于系统 性能与能耗 之间的权衡.在多任务并发的操 作 系统 中,系统的能耗是 工作 负载驱 动硬 件操 作 的结 果.由于应 用场景和任 务特 征的 多样 性和存在性能约 束,以及 操作系统对 任务 的管 理调 度作用,给电源管 理决策带来 复杂性 和不确 定性 因素 ;

硬件电源 状态 转换固有 的 能耗与 时 间开销 , 也是电源 管理决策不可 忽视的影 响因素 . 传统的硬 件低 功耗 技术 从 电路 设计 角度 降低 局部器件 功耗 , 难 以顾及 任务 运行特 征,降低能 耗 的程 度 和范 围有 限.而操作 系统 能够 在 系统 运 行期 间根 据 系统 运行状 态,动态 调节 系统部 件功耗 状态 , 在系统范围内更有 效地发挥 低功耗硬件 的特 性,降低系统能耗 因此 , 如何 根据工作负载的复 杂性和不确 定 性进 行 电源管 理决 策和控制,在不降低 用户可察 觉 的系统性 能情况 下降 低系统能耗,成为移动计算 和操作 系统研 究领 域 的热点 问题.

2 O世纪9O年 代 以来 , 操作系统 电 源管 理技术受到广 泛重视 , 研究 的关 注 点可 以分为 策略 与算法 、 资源管 理机制 、 规 范与接 口等多个 方面 . 从优化控 制角度来 看,操作系统 电源管 理的主要问题 是在硬 件特 性基 础上研 究 电源管 理系 统模 型 以及 电源管理 策略.从 操作系统设计角度来 看,操作系统 管理 电源 资源 面临 的主要 问题 是如何 扩充 现有操作 系统 资源 管理 框 架来 支持 电源 管理,以及 如何把电源 当做 一种 资源进行操 作 系统 资 源抽 象,建立高效 资源管 理机 制.