CN102546999B

CN102546999B - 基于业务模型降低设备功耗的方法、控制装置以及系统

Info

Publication number: CN102546999B
Application number: CN201210019134.9A
Authority: CN
Inventors: 黄长佳
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: CN102546999A

Abstract

本发明给出了基于业务模型降低设备功耗的方法、控制装置和系统，所述设备包括多个芯片，通过对设备业务量进行分析，决定是否休眠部分芯片或者唤醒部分芯片。本发明还给出了描述设备状态的系统状态机，并基于系统状态机来控制所述芯片以降低功耗。

Description

基于业务模型降低设备功耗的方法、控制装置以及系统

技术领域

本发明涉及降低设备功耗的方法，特别涉及一种基于业务模型降低设备功耗的方法、控制装置以及系统。

背景技术

设备功耗是设备硬件性能的重要指标，客户往往要求低功耗高性能的产品。当硬件已经设计完毕，功耗从硬件角度无法进行降低的情况下，则应通过软件的方法尽量去降低功耗。

语音业务需要众多芯片配合。比如FXS(Foreign Exchange Subscriber，外围交换用户侧接口)电话设备中需要大量的Codec(编译码器)芯片和DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)芯片，其中Codec芯片用于检测话机的摘挂机事件；DSP芯片用于检测用户所拨打的号码。因而降低所述的多个Codec芯片、DSP芯片的功耗是现实的需求，但是，目前从硬件的角度无法有效降低所述功耗，也没有相关的技术从软件的层面去实时的控制所述功耗。

通常，从硬件角度降低设备中的芯片功耗，是通过对比各种芯片的功耗，筛选出同种类型芯片中性能功耗比最优的芯片供硬件设计使用。但是，由于硬件的功耗与性能往往是成正比的关系，很难找到一种性能功耗比最优的模型。因此往往投入大量的人力物力对芯片的功耗进行深入的研究，却只能带来非常有限的功耗下调范围，也即投入产出比十分有限。

另外，从软件层面降低功耗，通常是业务软件通过设置一个值K，当前的话务量小于K时，将部分空闲芯片进行休眠；当前话务量大于K时，则将休眠的芯片进行唤醒，用于新增的话务量。但是，软件控制方案不够实时，而且比较粗放：仅仅对空闲的芯片进行休眠，可能导致部分只占用少量资源的芯片无法得到休眠，不能最大化的降低设备功耗；另外，存在因唤醒的芯片资源不足造成部分新增话务量得不到服务而中断。

总之，现有技术不能做到实时的降低设备的功耗，不能做到最大化的降低功耗，并且会引入部分呼损为代价。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于业务模型降低设备功耗的方法、控制装置及系统。

第一方面，本发明实施例提供一种基于业务模型降低设备功耗的方法，所述设备包含至少两个芯片，所述至少两个芯片按照资源数由低向高依次排列；所述设备根据所述至少两个芯片的资源数，优先将业务分配到资源数较低且有可用资源的芯片上；

所述方法包括：

获取所述设备的当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数，预留资源数和第一芯片的资源数，所述第一芯片是承担了业务的所述至少两个芯片中资源数最大的芯片；

当所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和时，将所述第一芯片上的所有业务往其它承担了业务的一个或多个芯片上迁移，迁移完成后，将所述第一芯片休眠。

另一方面，本发明实施例提供一种基于业务模型降低设备功耗的控制装置，所述设备包含至少两个芯片，所述控制装置包括：

获取模块，用于获取所述设备的当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数，预留资源数和第一芯片的资源数，所述第一芯片是承担了业务的所述至少两个芯片中资源数最大的芯片；

判断模块，用于判断所述设备的当前剩余可用资源数是否大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和；

迁移模块，用于将所述第一芯片上的业务往其它承担了业务的一个或多个芯片上迁移；

休眠模块，用于休眠所述第一芯片。

再一方面，本发明实施例提供一种基于业务模型降低设备功耗的系统，所述系统包括如前所述的控制装置和至少两个芯片。

通过本发明实施例的方案，可以实时降低设备的功耗。

附图说明

图1为本发明实施例的一种基于业务模型降低设备功耗的方法流程图；

图2为本发明实施例的设备中64路DSP芯片进入休眠前的业务迁移示意图；

图3为本发明实施例的降低设备功耗的系统框图；

图4为本发明实施例的控制装置的结构框图；

图5为本发明实施例的系统状态机的状态转移框图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种基于业务模型降低设备功耗的方法，其中所述设备包含至少两个芯片，所述至少两个芯片按照资源数由低向高依次排列；通常，资源数与功耗是成正比的，为降低功耗，优先使用资源数低的芯片，而资源数高的芯片优先进行休眠。所述设备根据所述至少两个芯片的资源数，优先将业务分配到资源数较低且有可用资源的芯片上。所述方法包括：

获取所述设备的当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数，预留资源数和第一芯片的资源数，所述第一芯片是承担了业务量的所述至少两个芯片中资源数最大的芯片；

图1是本发明实施例提供一种基于业务模型降低设备功耗的方法流程图，所述方法包括：

100，所述设备根据所述至少两个芯片的资源数，优先将业务分配到资源数较低且有可用资源的芯片上。

102，获取所述设备的当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数，预留资源数和第一芯片的资源数，所述第一芯片是承担了业务量的所述至少两个芯片中资源数最大的芯片。

104，判断所述设备的当前剩余可用资源数是否大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和。如果所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和，执行106，否则重复执行102和104。

106，如果所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和，将所述第一芯片上的所有业务往其它承担了业务的一个或多个芯片上迁移，迁移完成后，将所述第一芯片休眠。

要说明的是，本发明实施例中提及的资源数与业务量之间具有相互对应的关系。

上述100中的可用资源是指芯片中除了已被占用的资源以及预留的资源之外的空闲资源。

上述设备的预测增长占用资源数是指设备的未来可能增长的业务量需要占用的资源数，所述的设备的预测增长占用资源数＝设备的历史最高业务量占用的资源数-设备的当前业务量占用的资源数。当然也存在其它的估算预测增长占用资源数的方法，例如，预测增长占用资源数＝(历史最高业务量占用的资源数-当前业务量占用的资源数)×加权因子，所述加权因子可以根据需要设定，例如所述加权因子为0.5。

所述的设备的历史最高业务量占用的资源数指设备所包含的所有芯片上被历史上最高业务量占用的资源数之和。

所述的设备的当前业务量占用的资源数指设备所包含的所有芯片上被当前业务量占用的资源数之和。

所述设备的当前剩余可用资源数＝设备的当前可用资源数-设备的当前业务量所占资源数。

所述的设备的当前可用资源数＝设备中包含的所有芯片的资源数之和-当前被休眠芯片的资源数之和。

所述预留资源数可以有多种设计方式，比如，预留资源数＝第二芯片的资源数/M，所述的第二芯片是资源数仅次于第一芯片的芯片，M是大于1的正整数，优选取值范围为[2，5]；所述预留资源数还可以设为0，或者是设备中所有处于工作状态的芯片上的预留资源数之和，或者是其它设计方式，在此不做限定。

可选地，所述104具体包括：判断所述设备的当前剩余可用资源数是否大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和，并且判断所述设备的当前业务量是否小于所述设备的历史平均业务量。如果所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和，且所述设备的当前业务量小于所述设备的历史平均业务量，执行106，否则重复执行102和104。

可以理解的是，通过比较设备的当前业务量与设备的历史平均业务量之间的大小，可以从宏观上进一步判断设备的整体业务量是否处于上升阶段，以保证可能新增的业务量能被及时处理。

可选地，为了应对在对第一芯片上的业务执行迁移的过程中可能产生的大量新增业务量，在106中，对第一芯片上的业务迁移完成后，将所述第一芯片休眠之前，所述方法还包括获取当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数和所述预留资源数；判断所述设备的当前剩余可用资源数是否大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和；如果所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和，休眠所述第一芯片，否则，放弃休眠所述第一芯片，重复执行102和104。

进一步可选地，在106中，对第一芯片上的业务迁移完成后，将所述第一芯片休眠之前，所述方法还包括获取当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数和所述预留资源数；判断所述设备的当前剩余可用资源数是否大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和，并且判断所述设备的当前业务量是否小于所述设备的历史平均业务量；如果所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和，且所述设备的当前业务量小于所述设备的历史平均业务量，休眠所述第一芯片，否则，放弃休眠所述第一芯片，重复执行102和104。

优选地，为尽可能地节约功耗，将未承担业务量的芯片实时地部分或全部休眠。

在本发明实施例的一个应用场景中，设备提供语音业务，控制语音芯片，例如，DSP芯片来降低设备功耗具体阐述如何通过对历史话务量、当前话务量以及对未来话务量的分析来决定是否休眠部分芯片以降低语音芯片的功耗，从而降低设备功耗。

如图2所示，为设备中64路DSP芯片进入休眠前的业务迁移示意图。所述设备中包括16路DSP芯片、32路DSP芯片、64路DSP芯片，分别用于支持16路、32路、64路电话。在实际工作中，会设计不同规格的语音芯片用以用户选择。每种DSP芯片的数量不限于1，可以是多个，例如包含4个16路DSP芯片。当然，也可以包括其它路数的DSP芯片，例如128路DSP芯片。通常，性能与功耗是成正比的，64路DSP芯片性能高于32路芯片，因此功耗也高于32路芯片。32路DSP芯片性能高于16路芯片，因此功耗也高于16路芯片。为降低功耗，优先使用性能低的芯片，而性能高的芯片优先进行休眠。

要强调的是，业务迁移一个重要过程，它是为了在不影响正在发生的话务活动的前提下让相应芯片进行休眠工作，也即，休眠之前设置业务迁移的目的在于避免因为休眠相应芯片导致对正在发生的话务产生干扰，因为一旦干扰，比如造成一定程度的掉话，都会影响系统的性能，损害用户的满足度，这样的降低功耗得不偿失。如图2所示，在呼叫量不稳定的时间段，话务量分布在不同的语音芯片上。为了让64路电话的DSP芯片进入休眠，则需要将该芯片上的话务往其它芯片即16路DSP、32路DSP上迁移。

图3为本发明实施例的降低设备功耗的系统框图。如图3所示，所述系统包括控制装置和至少两个芯片。

所述控制装置根据所述至少两个芯片的资源数，优先将业务分配到资源数较低且有可用资源的芯片上；

所述控制装置获取所述设备的当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数，预留资源数和第一芯片的资源数，所述第一芯片是承担了业务的所述至少两个芯片中资源数最大的芯片；

所述控制装置判断所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及所述预留资源数之和时，所述控制装置将所述第一芯片上的所有业务往其它承担了业务的一个或多个芯片上迁移，迁移完成后，将所述第一芯片休眠。

所述控制装置判断有新增业务量时，获取所述设备的当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数和所述预留资源数；

如果所述设备的当前剩余可用资源数小于所述设备的预测增长占用资源数与所述预留资源数之和，所述控制装置唤醒所述至少两个芯片中休眠的一个或多个芯片。

如图4，为所述的控制装置的结构框图，用于实现本发明图1所示的方法。所述控制装置具体包括：

休眠模块，用于休眠所述第一芯片。

可选地，所述判断模块还用于判断所述设备的当前业务量是否小于所述设备的历史平均业务量；还可用于判断所述设备的当前剩余可用资源数是否小于所述设备的预测增长占用资源数与预留资源数之和。

进一步可选地，所述控制装置还包括：唤醒模块，用于唤醒休眠的一个或多个芯片。

图4所示的控制装置可以依据系统状态机来对所述设备和功耗进行控制。举例来说，如图5，为本发明实施例的系统状态机的状态转移框图。优选地，所述系统状态机可以包含于所述控制装置，也可以作为一个独立于所述控制装置的模块存在于系统中。

所述系统状态机将所述设备的系统状态分为正常态、迁移态、休眠态和唤醒态。

正常态指系统业务运行稳定之后，没有出现需要唤醒或休眠芯片时系统的状态。导致出现芯片需要唤醒的原因之一是业务量的增加，也可能是别的原因，比如有芯片出现故障，需要唤醒新的芯片来接管发生故障的芯片上的业务；导致出现芯片需要休眠的原因之一是业务量较少，比如当设备总的业务量不大而且分布极其分散时，存在将高性能芯片上的业务量向较低性能芯片上迁移，进而休眠所述高性能芯片以降低设备功耗的可能；所述性能的高低正比于资源数的高低。导致需要休眠部分芯片也可能有其它的原因，比如某芯片运行不稳定，为了防止其对整个设备的运行性能造成冲击，可以考虑将其休眠，待修理之后再投入使用。

迁移态指在休眠所述第一芯片之前将所述第一芯片上的业务迁移到其它芯片过程中系统的状态。

休眠态指业务迁移完成之后，将第一芯片休眠过程中系统的状态。

唤醒态指唤醒一个或多个芯片来承担业务时系统的状态。

作为一个例子，控制装置基于系统状态机对芯片进行控制的方式如下：

系统上电之后，随着业务量的不断接入，控制装置将业务量优先分配给资源数低的芯片，比如可以按照芯片i，i＝1，2，......，K-1，K，K+1，......的顺序进行分配，在分配时对于每个承担业务的芯片可以预留一定比例的资源数，所述比例可以是10％，20％等等。所述的比例根据需要可以在系统的运行过程中适时进行调整。

待业务量稳定时，控制装置将未承担业务量的芯片部分或全部休眠。本实施例中，为最大限度地节约功耗，优选将未承担业务量的芯片全部休眠。

然后，控制装置将系统状态机置为正常态，判断当前承担业务的所有芯片中资源数最高的芯片K是否满足休眠条件。如果芯片K满足休眠条件，控制装置将系统状态机置为迁移态，将芯片K中的业务迁移到芯片j上，j取集合{1，......，K-1}中的一个或多个。

上述休眠条件可以为：

系统的当前剩余可用资源数大于芯片K的资源数n_k、系统的预测增长占用资源数以及预留资源数之和。或者，

系统的当前剩余可用资源数大于芯片K的资源数n_k、系统的预测增长占用资源数以及预留资源数之和，并且系统的当前业务量小于系统的历史平均业务量。

要说明的是，芯片K满足休眠条件时，可能其它的芯片，比如芯片K-1，也满足休眠条件，因此存在将满足休眠条件的除芯片K之外的另1个芯片，或2个以上芯片同时休眠的可能，为了方便叙述和理解，本实施例仅以休眠芯片K为例来说明。

控制装置将芯片K上的业务迁移后，将系统状态机置为休眠态，将芯片K休眠，休眠之后，将系统状态机置回正常态。

可选的，在所述将系统状态机置为休眠态，将芯片K休眠之前，可以再次确认芯片K是否满足休眠条件，如果芯片K满足休眠条件，则将芯片K休眠，休眠之后，将系统状态机置回正常态，如果芯片K不满足休眠条件，则放弃对芯片K的休眠操作，将系统状态机置回正常态。

在系统状态机为正常态，即系统处于正常态时，控制装置还判断芯片K+1是否满足唤醒条件。

所述唤醒条件是：系统的当前剩余可用资源数小于系统的预测增长占用资源数与预留资源数之和。可选的，所述预留资源数存在多种设计方法，例如预留资源数＝n_k/M，其中M是大于1的正整数，优选取值范围优选为[2，5]，M也可以取其它的正整数，n_k是芯片K的资源数；预留资源数＝(n_k+n_k+1)/M，其中n_k+1是芯片K+1的资源数；预留资源数＝0，或者采用其它设计方法，在此不做限定。

上述判断芯片K+1是否满足唤醒条件与前述判断芯片K是否满足休眠条件可以同时进行，也可以交替进行，交替的时间间隔可以视整个系统的数据处理能力以及业务总量的情况而定。另外，要说明的是，存在芯片K+1满足唤醒条件时，其它芯片，例如芯片K+2也满足唤醒条件的可能性，因此存在将多个芯片同时唤醒的可能，为方便叙述和理解，本实施例仅以唤醒芯片K+1为例来说明。

如果芯片K+1满足唤醒条件，控制装置将系统状态机置为唤醒态，将芯片K+1唤醒，唤醒之后，将系统状态机置回正常态；如果芯片K+1不满足唤醒条件，系统状态机保持为正常态。

另外，当系统状态机处于正常态，也即系统处于正常态时，此时系统的业务量比较稳定，通过观察当前的业务量是增长还是减少也能辅助判断是否可能会发生的唤醒或者休眠。因为业务量持续或者大量增加到一定程度时会超过当前处于正常工作的所有芯片的承担能力，而业务量若持续或者大量减少到一定程度时会让当前处于正常工作的所有芯片的承担能力显得过大，或者说存在大量的资源未被业务量占用，此时自然可以通过休眠部分芯片的方式来减少所述大量未被业务量占用的资源的比例。

作为一个具体应用，所述业务可以是话务，也可以是系统能支持的其它业务。

作为功耗的主体，所述芯片可以是语音芯片，例如DSP芯片或者Codec芯片，也可以是设备中的其它芯片，在此不做限定。

本发明实施例提供的一种基于业务模型降低设备功耗的方法，基于所述系统状态机，对系统中包含的芯片进行休眠、唤醒等操作来实时降低功耗的控制方法。而当业务为话务时，则可以通过对话务量的判断，来决定是否休眠部分语音芯片，从而达到降低功耗的目的。

通过本发明实施例的方案，可以低成本的实时降低语音设备的功耗。通过对该方法扩展，可以推广到其它非语音产品设备上进行类似的设计，从而从软件层面来实现实时降低设备功耗。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于业务模型降低设备功耗的方法，其特征在于，

所述设备包含至少两个芯片，所述至少两个芯片按照资源数由低向高依次排列；

所述设备根据所述至少两个芯片的资源数，优先将业务分配到资源数较低且有可用资源的芯片上；

所述设备的系统状态机包括正常态、迁移态、休眠态和唤醒态；

所述方法包括：

将所述系统状态机置为正常态；

如果所述第一芯片满足休眠条件，将所述系统状态机置为迁移态，将所述第一芯片上的所有业务往其它承担了业务的一个或多个芯片上迁移，迁移完成后，将所述系统状态机置为休眠态，将所述第一芯片休眠；其中，所述休眠条件包括：所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及预留资源数之和；或者，所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及预留资源数之和，并且所述设备的当前业务量小于所述设备的历史平均业务量。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，

所述设备的预测增长占用资源数=所述设备的历史最高业务量占用的资源数-所述设备的当前业务量占用的资源数；

所述设备的当前剩余可用资源数=所述设备的当前可用资源数-所述设备的当前业务量所占资源数。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当有新增业务量时，获取所述设备的当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数和所述预留资源数;

如果所述设备的当前剩余可用资源数小于所述设备的预测增长占用资源数与所述预留资源数之和，唤醒所述至少两个芯片中休眠的一个或多个芯片。

4.一种基于业务模型降低设备功耗的控制装置，其特征在于，所述控制装置应用于包含至少两个芯片的设备中，所述设备的系统状态机包括正常态、迁移态、休眠态和唤醒态；所述控制装置根据所述至少两个芯片的资源数，优先将业务分配到资源数较低且有可用资源的芯片上；所述控制装置包括：

获取模块，用于在所述设备的系统状态机为正常态时，获取所述设备的当前剩余可用资源数，所述设备的预测增长占用资源数，预留资源数和第一芯片的资源数，所述第一芯片是承担了业务的所述至少两个芯片中资源数最大的芯片；

判断模块，用于判断所述第一芯片是否满足休眠条件；所述休眠条件包括：所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及预留资源数之和；或者，所述设备的当前剩余可用资源数大于所述第一芯片的资源数、所述设备的预测增长占用资源数以及预留资源数之和，并且所述设备的当前业务量小于所述设备的历史平均业务量；

迁移模块，用于当所述判断模块判定所述第一芯片满足休眠条件时，将所述系统状态机置为迁移态，将所述第一芯片上的业务往其它承担了业务的一个或多个芯片上迁移；

休眠模块，用于在所述迁移模块迁移完成后，将所述系统状态机置为休眠态，休眠所述第一芯片。

5.如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：唤醒模块，用于唤醒所述至少两个芯片中休眠的一个或多个芯片。

6.一种基于业务模型降低设备功耗的系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求4或5所述的控制装置和至少两个芯片。