CN105608049A - 智能终端的cpu控制方法及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能终端的CPU控制方法及控制装置，该智能终端设有多个CPU核心，该方法包括设置工作CPU核心与空闲CPU核心，在系统负载大于上限阈值时，增加工作CPU核心的数量并减少空闲CPU核心的数量，在系统负载低于下限阈值时，增加空闲CPU核心的数量并减少工作CPU核心的数量；其中，空闲CPU核心处于深度休眠状态。该装置包括设置模块，用于设置CPU核心与空闲CPU核心；还包括控制模块，在系统负载大于上限阈值时，增加工作CPU核心的数量并减少空闲CPU核心的数量，在系统负载低于下限阈值时，增加空闲CPU核心的数量并减少工作CPU核心的数量；其中，空闲CPU核心处于深度休眠状态。本发明能减小智能终端的能耗，并且提高系统的稳定性。

Description

智能终端的CPU控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及智能终端领域，具体地，是涉及对智能终端的CPU控制方法以及智能终端的CPU控制装置。
背景技术
智能手机、平板电脑等智能终端已经被广泛应用，而目前使用安卓操作系统的智能终端的CPU通常具有多个CPU核心，因此现有的智能手机大多是多核智能手机。如果智能手机运行时，开启全部CPU核心，则每一个CPU核心都消耗大量的电能，导致智能手机的功耗急剧增加，导致智能手机无法长时间工作。因此，现有的智能手机大多使用动态热插拔核技术来降低系统的功耗。
应用动态热插拔核技术时，智能终端将根据系统的负载情况动态地开启或者关闭部分CPU核心，例如，在系统负载较高时，开启较多的CPU核心，也就是让更多的CPU核心上电，在系统负载较低时，关闭部分CPU核心的电源，也就是让部分CPU核心掉电。应用动态热插拔核技术带来下面两个问题：首先，由于进行动态热插拔核的流程复杂，对CPU核心的稳定性要求较高，尤其是对于采用大小核架构的智能终端，经常会出现因为CPU核心开启不成功等导致系统重启的稳定性问题；其次，由于在开启CPU核心以及关闭CPU核心的过程中需要花费较多的时间，开启CPU核心或者关闭CPU核心过程消耗的时间往往会比CPU核心进入休眠状态所消耗的时间更长，在开启CPU核心或者关闭CPU核心过程中往往会出现系统任务响应不及时等影响系统性能的问题。
因此，采用动态热插拔核技术的智能终端虽然能够降低智能终端的能耗，但对系统的稳定性以及性能均带来负面影响，不能满足人们对智能终端稳定性与性能的需求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种在提高智能终端性能的CPU控制方法。
本发明的另一目的是提供一种节能智能终端电能消耗且确保智能终端工作稳定性的CPU控制装置。
为了实现上述的主要目的，本发明提供的智能终端CPU控制方法中，智能终端设有二个以上的CPU核心，该方法包括：设置执行任务的工作CPU核心与不执行任务的空闲CPU核心，在系统负载大于上限阈值时，增加工作CPU核心的数量并减少空闲CPU核心的数量，在系统负载低于下限阈值时，增加空闲CPU核心的数量并减少工作CPU核心的数量；其中，空闲CPU核心处于深度休眠状态。
由上述方案可见，由于空闲CPU核心并不是通过停止供电的方式关闭CPU核心，而只是让CPU核心进入深度休眠状态，由于CPU核心进入深度休眠状态后消耗的电能几乎与关闭CPU核心无异，因此CPU核心进入深度休眠状态后，智能终端消耗的电能很少，从而实现降低智能终端功耗的目的。并且，由于CPU核心进入和退出深度休眠状态的时间比开启和关闭CPU核心的时间短很多，因此将空闲的CPU核心设置为进入深度休眠状态可以大大提高系统的稳定性与智能终端的性能。
一个优选的方案是，将多个CPU核心划分为第一核心组及第二核心组，第一核心组中的CPU核心为工作CPU核心，第二核心组的CPU核心为空闲CPU核心；增加工作CPU核心的数量并减少空闲CPU核心的数量的步骤是将第二核心组的CPU核心设置为第一核心组的CPU核心；增加空闲CPU核心的数量并减少工作CPU核心的数量的步骤是将第一核心组的CPU核心设置为第二核心组的CPU核心。
由此可见，通过设置两组核心组来管理多个CPU核心的工作状态，能够快速、有效地对多个CPU核心进行管理、控制，从而提高CPU核心进入和退出深度休眠状态的效率。
进一步的方案是，将第二核心组的CPU核心设置为第一核心组的CPU核心时，每次只将第二核心组的一个CPU核心设置为第一核心组的CPU核心；将第一核心组的CPU核心设置为第二核心组的CPU核心时，每次只将第一核心组的一个CPU核心设置为第二核心组的CPU核心。
可见，在需要增加工作CPU核心数量或者减小工作CPU核心数量时，每次只增加一个工作CPU核心或者只减小一个工作CPU核心，这样可以确保CPU核心进入或者退出深度修改状态时逐个进行，避免多个CPU核心同时进入或者退出深度休眠状态，从而确保系统工作的稳定性。
更进一步的方案是，将CPU核心从第一核心组设置到第二核心组时，按设定顺序将CPU核心从第一核心组设置到第二核心组；将CPU核心从第二核心组设置到第一核心组时，按与设定顺序相反的顺序将CPU核心从第二核心组设置到第一核心组。
由此可见，多个CPU核心进入或者退出深度休眠状态是按照设定顺序以及与设定顺序相反的顺序进行，这样可以确保多个CPU核心进入或者退出深度休眠状态按照设定的机制进行，从而系统工作的稳定性。
更进一步的方案是，在系统启动后，每隔预定时间监测系统负载，并判断系统负载是否大于上限阈值或者低于下限阈值。
可见，智能终端定期监测系统负载可以确保控制CPU核心进入或者退出深度休眠状态的及时执行，避免系统长时间工作在高负载状态而导致系统运行缓慢或者系统长时间工作在低负载状态而导致能耗过高。
为实现上述的另一目的，本发明提供的智能终端CPU控制装置中，智能终端设有二个以上的CPU核心，该装置包括设置模块，用于设置执行进程的工作CPU核心与不执行进程的空闲CPU核心；还包括控制模块，在系统负载大于上限阈值时，增加工作CPU核心的数量并减少空闲CPU核心的数量，在系统负载低于下限阈值时，增加空闲CPU核心的数量并减少工作CPU核心的数量；其中，空闲CPU核心处于深度休眠状态。
由上述方案可见，将不执行进程的CPU核心设置在深度休眠状态下，而不是直接将CPU核心关闭，这样可以避免因CPU核心关闭或开启消耗较长的时间而导致系统稳定性不足的问题。此外，由于CPU核心进入深度修改状态后消耗的电能较少，并且与关闭CPU核心所消耗的电能相处很少，因此将空闲CPU核心设置在深度休眠状态可以降低智能终端能耗，并且还可以确保智能终端的稳定性与高性能。
附图说明
图1是本发明智能终端CPU控制装置实施例的结构框图。
图2是应用本发明智能终端CPU控制方法实施例的智能终端的核心框架结构图。
图3是本发明智能终端CPU控制方法实施例的流程图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
应用本发明的智能终端可以是智能手机、平板电脑、智能手表等智能终端，智能终端的CPU具有多个CPU核心，也就是智能终端为多核智能终端。本发明的智能终端的CPU控制方法是应用在智能终端上并用于实现对多个CPU核心的工作状态进行控制的方法，尤其是控制智能终端的CPU核心进入或者退出深度休眠状态，本发明的智能终端CPU控制装置是运行在智能终端上用于控制多个CPU核心的工作状态的程序。
深度休眠状态可以认为是CPU的最深层的idle状态。
参见图1，本发明的智能终端设置装置包括设置模块11、分组模块12、控制模块13以及负载监控模块14，设置模块11用于将智能终端的多个CPU核心设置成工作CPU核心以及空闲CPU核心，而分组模块12用于将多个CPU核心分组，形成第一核心组以及第二核心组，控制模块13用于控制多个CPU核心的工作状态，而负载监控模块14用于监控系统的负载状态并判断系统的负载是否大于上限阈值或者低于下限阈值。
在智能终端的系统启动后，首先由分组模块12将多个CPU核心划分为两个工作组，如图2所示，以具有八个CPU核心的智能终端为例，分组模块12将八个CPU核心划分为第一核心组21以及第二核心组22，其中第一核心组21具有四个CPU核心，分别是CPU0、CPU1、CPU2以及CPU3，第二核心组22也具有四个CPU核心，分别是CPU4、CPU5、CPU6以及CPU7。并且，第一核心组21的四个CPU核心为工作CPU核心，也就是用于执行进程的CPU核心，而第二核心组22的四个CPU核心为空闲CPU核心，不执行任务。因此，在将多个CPU核心分组后，设置模块21设置各个CPU核心的状态，如将系统的所有进程绑定到第一核心组21的多个CPU核心上，即仅由第一核心组21的四个CPU核心执行各种任务，包括执行进程、线程等。并且，将第二核心组22的四个CPU核心设置为进入深度休眠状态，此时，第二核心组22的四个CPU核心不执行任何任务，也就是不执行任何线程或进程，其消耗很少的电能。由于CPU核心进入深度休眠状态后，消耗的电能与关闭CPU核心时的电能相差很少，因此，将第二核心组22的多个CPU核心设置成深度休眠状态后，可以减少智能终端的能耗。
负载监控模块14在系统启动后，每隔预定的时间，如100微秒监测一次系统的负载，并且判断当前的系统负载是否大于上限阈值或者小于下限阈值。在本发明一个实施例中，上限阈值与下限阈值是预先设置的值，负载监测模块14监测获取当前的系统负载值后，将获得的负载值与上限阈值、下限阈值进行对比，并且判断得到当前的系统负载值是否大于上限阈值或者小于下限阈值的结果。
控制模块13根据负载监测模块14的结果，动态地调节第一核心组21以及第二核心组22中CPU核心的数量。例如，负载监测模块14判断当前的系统负载大于上限阈值，表示当前的系统负载过高，需要增加工作CPU核心的数量，也就是增加第一核心组21中CPU核心的数量，并且减少第二核心组22中的CPU核心数量。此时，需要设置第二核心组22中的一个CPU核心退出深度休眠状态，并且将系统的一部分进程绑定到该CPU核心上。由于CPU核心进入休眠状态前，在Linux系统的idle机制下，系统的调度器将根据当前负载情况设定该CPU核心的唤醒时间，并通过指定的定时器进行计时。当定时器的计时时间结束时，向CPU核心发出中断信号，CPU核心将唤醒。此时，如果当前的系统负载低于上限阈值，调度器将控制该CPU核心继续处于深度休眠状态，也就是设置定时器下一个计时时间。因此，CPU核心实际上并不是长时间处于深度休眠状态，而是每隔一段时间将被唤醒一次，只是调度器判断该CPU核心不需要执行任务，则控制该CPU核心继续进入深度休眠状态。上述过程可以被认为是进入了本发明所述的深度休眠状态。
如果当前的系统负载高于上限阈值，则在定时器发出中断信号后，调度器不再控制该CPU核心进入深度休眠状态，并且将系统的一部分进程绑定到该CPU核心上。
如负载监测模块14判断当前系统负载小于下限阈值，表示当前的系统负载过低，为了减少智能终端的能耗，需要减少工作CPU核心的数量，并且增加空闲CPU核心的数量。此时，需要将第一核心组21中的一个CPU核心设置为进入深度休眠状态，进入深度休眠状态的CPU核心也就是设置在第二核心组22中。如负载监测模块14判断当前的系统负载大于下限阈值并且小于上限阈值，则不需要更改多个CPU核心的工作状态。
为了提高系统的稳定性，每次将第一核心组21的CPU核心设置至第二核心组时，只将第一核心组21中的一个CPU核心设置至第二核心组22中，也就是每次只新增一个空闲CPU核心，即每次只将第一核心组21的一个CPU核心设置到深度休眠状态。并且，每次将第二核心组22的CPU核心设置至第一核心组21时，只将第二核心组22的一个CPU核心设置至第一核心组21中，也就是每次只新增一个工作CPU核心，即每次只将第二核心组22的一个CPU核心设置退出深度休眠状态。
此外，为了提高系统的稳定性，在增加工作CPU核心或者增加空闲CPU核心时，均按照预定的顺序对多个CPU核心进行操作。例如，对多个CPU核心进行排序，如图2所示的，多个CPU核心按照CPU0、CPU1…CPU7的顺序进行排序，在增加工作CPU核心时，按照从CPU0、CPU1…CPU7的顺序进行增加。例如，图2所示的状态下，CPU0至CPU3均为工作CPU核心，如此时需要增加一个工作CPU核心，则需要将CPU4设置退出深度休眠状态，即CPU4为下一个工作CPU核心。如再需要增加工作CPU核心，则将CPU5设置至第一核心组21。
在增加空闲CPU核心时，按照从CPU7、CPU6…CPU0的顺序进行增加，例如，图2所示的状态下，CPU4至CPU7均为空闲CPU核心，如此时需要增加一个空闲CPU核心，则需要将CPU3设置进入深度休眠状态，即CPU3为下一个空闲CPU核心。如再需要增加工作CPU核心，则将CPU2设置至第二核心组21。
可见，将CPU核心从第一核心组21设置到第二核心组22的顺序与将CPU核心从第二核心组22设置到第一核心组21的顺序相反，也就是增加工作CPU核心的顺序与增加空闲CPU核心的顺序相反，这样可以满足系统对增加核心与减少核心的机制的要求，确保系统运行的稳定性。
下面结合图3介绍本CPU核心控制方法的工作流程。首先，在系统启动后，对CPU核心进行分组，即执行步骤S1，在系统启动时，利用Cgroup的CPU核心set子系统创建两个CPU核心组，分别为第一核心组21以及第二核心组22。然后，执行步骤S2，将所有进程绑定到第一核心组21的多个CPU核心中，而第二核心组22的多个CPU核心均不绑定任何进程，且应用Linux系统的idle机制，处在第二核心组22中的所有CPU核心均自动地进入深度休眠状态。
并且，在系统启动后，还执行步骤S3，在内核创建一个线程，每隔预定的时间监测系统负载，例如，每隔100微秒监测一次系统负载，并且执行步骤S4，判断当前的系统负载是否大于上限阈值，如当前的系统负载大于上限阈值，则执行步骤S5，增加工作CPU核心的数量，并且减少空闲CPU核心的数量。此时，将第二核心组22的一个CPU核心退出深度休眠状态，即执行加核的操作。
如判断当前的系统负载没有大于上限阈值，则执行步骤S6，判断当前的系统负载是否小于下限阈值，如小于下限阈值，表示可以减小工作CPU核心的数量，则执行步骤S7，增加空闲CPU核心的数量，并且减少工作CPU核心的数量。此时，将第一核心组21的一个CPU核心设置到第二核心组22中，也就是将第一核心组21的一个CPU核心设置进入深度休眠状态，即执行减核的操作。
如判断当前的系统负载没有大于上限阈值，也没有小于下限阈值，则不需要对两组核心组的CPU核心进行加核或者减核操作，智能终端继续监测系统的负载情况。并且，智能终端还判断是否接收到关机指令，即执行步骤S8，如接收到关机指令，则执行步骤S9，执行关机操作。
当然，执行加核或者减核操作时，每次只增加一个工作CPU核心或者只增加一个空闲CPU核心，并且，增加工作CPU核心或者增加空闲CPU核心时，按照预定的顺序执行，从而确保系统的稳定性。
由于CPU核心进入深度休眠状态时消耗的电能与关闭CPU核心时消耗的电能相差很少，几乎可以认为CPU核心进入深度休眠状态后不消耗电能，因此本发明的方法可以降低智能终端的能耗。并且，CPU核心进入或者退出深度休眠状态所消耗的时间远远小于开启或者关闭CPU核心的时间，且CPU核心只需要接收到指定的定时器的指令即可以唤醒，也就是退出深度休眠状态，因此应用本发明的方法可以提高加核以及减核操作的效率，从而避免因加核不成功而影响系统稳定性。
当然，上述的方案只是本发明优选的实施方案，实际应用是还可以有更多的变化，例如，本发明的方法还可以应用在具有两个CPU核心或者更多CPU核心的智能终端上，或者，监测系统负载的时间间隔可以根据实际需要调节，这些改变都不影响本发明的实施，也应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.智能终端的CPU控制方法，所述智能终端设有二个以上的CPU核心，其特征在于，该方法包括：
设置执行任务的工作CPU核心与不执行任务的空闲CPU核心，在系统负载大于上限阈值时，增加工作CPU核心的数量并减少空闲CPU核心的数量，在系统负载低于下限阈值时，增加空闲CPU核心的数量并减少工作CPU核心的数量；
其中，所述空闲CPU核心处于深度休眠状态。
2.根据权利要求1所述的智能终端的CPU控制方法，其特征在于：
将多个所述CPU核心划分为第一核心组及第二核心组，所述第一核心组中的CPU核心为所述工作CPU核心，所述第二核心组的CPU核心为所述空闲CPU核心；
所述增加工作CPU核心的数量并减少空闲CPU核心的数量的步骤是将所述第二核心组的CPU核心设置为所述第一核心组的CPU核心；
所述增加空闲CPU核心的数量并减少工作CPU核心的数量的步骤是将所述第一核心组的CPU核心设置为所述第二核心组的CPU核心。
3.根据权利要求2所述的智能终端的CPU控制方法，其特征在于：
将所述第二核心组的CPU核心设置为所述第一核心组的CPU核心时，每次只将所述第二核心组的一个CPU核心设置为所述第一核心组的CPU核心；
将所述第一核心组的CPU核心设置为所述第二核心组的CPU核心时，每次只将所述第一核心组的一个CPU核心设置所述为第二核心组的CPU核心。
4.根据权利要求3所述的智能终端的CPU控制方法，其特征在于：
将CPU核心从所述第一核心组设置到所述第二核心组时，按设定顺序将CPU核心从所述第一核心组设置到所述第二核心组；
将CPU核心从所述第二核心组设置到所述第一核心组时，按与所述设定顺序相反的顺序将CPU核心从所述第二核心组设置到所述第一核心组。
5.根据权利要求1至4任一项所述的智能终端的CPU控制方法，其特征在于：
在系统启动后，每隔预定时间监测系统负载，并判断系统负载是否大于所述上限阈值或者低于所述下限阈值。
6.智能终端的CPU控制装置，所述智能终端设有二个以上的CPU核心，其特征在于，该装置包括：
设置模块，用于设置执行任务的工作CPU核心与不执行任务的空闲CPU核心；
控制模块，在系统负载大于上限阈值时，增加工作CPU核心的数量并减少空闲CPU核心的数量，在系统负载低于下限阈值时，增加空闲CPU核心的数量并减少工作CPU核心的数量；
其中，所述空闲CPU核心处于深度休眠状态。
7.根据权利要求6所述的智能终端的CPU控制装置，其特征在于：还包括
分组模块，用于将多个所述CPU核心划分为第一核心组及第二核心组，所述第一核心组中的CPU核心为所述工作CPU核心，所述第二核心组的CPU核心为所述空闲CPU核心；
其中，所述控制模块在增加工作CPU核心的数量并减少空闲CPU核心的数量时将所述第二核心组的CPU核心设置为所述第一核心组的CPU核心；并在增加空闲CPU核心的数量并减少工作CPU核心的数量时将所述第一核心组的CPU核心设置为所述第二核心组的CPU核心。
8.根据权利要求7所述的智能终端的CPU控制装置，其特征在于：
所述控制模块将所述第二核心组的CPU核心设置为所述第一核心组的CPU核心时，每次只将所述第二核心组的一个CPU核心设置为所述第一核心组的CPU核心；
所述控制模块将所述第一核心组的CPU核心设置为所述第二核心组的CPU核心时，每次只将所述第一核心组的一个CPU核心设置所述为第二核心组的CPU核心。
9.根据权利要求8所述的智能终端的CPU控制装置，其特征在于：
所述控制模块还用于将CPU核心从所述第一核心组设置到所述第二核心组时，按设定顺序将CPU核心从所述第一核心组设置到所述第二核心组；
所述控制模块还用于将CPU核心从所述第二核心组设置到所述第一核心组时，按与所述设定顺序相反的顺序将CPU核心从所述第二核心组设置到所述第一核心组。
10.根据权利要求6至9任一项所述的智能终端的CPU控制装置，其特征在于，还包括：
负载监测模块，用于在系统启动后，每隔预定时间监测系统负载，并判断系统负载是否大于所述上限阈值或者低于所述下限阈值。
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