CN103125132A - 用于测量移动设备上的工作负荷预测器的有效性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于测量在移动设备上操作的工作负荷预测器的有效性的系统和方法。负荷管理器包括工作负荷预测器、传感器、误差生成器和控制器。工作负荷预测器生成在移动设备上操作的处理器核心上的工作负荷的估计。传感器生成该处理器核心上的实际工作负荷的测量。误差生成器接收该处理器核心上的工作负荷的估计和实际工作负荷的测量并生成误差信号。控制器接收该误差信号并将工作负荷预测器的有效性确定为该误差信号随时间的函数。

Description

用于测量移动设备上的工作负荷预测器的有效性的系统和方法

相关技术描述

在20世纪90年代，无线通信协议、能量存储密度、处理器性能和效率中的技术进步、以及蜂窝发射机密度的增加使得无线数字网络的引入成为可能。随着对第二代移动设备的使用日益普遍，对于包括接入因特网的数据服务的需求不断增长的事实变得明朗。引入分组交换而不是电路交换来进行第三代无线通信系统的数据传输使得能够增加向移动设备传递流媒体所需的数据传输率。

现今具有数据网络能力的移动设备包括向端用户提供大量应用的高性能处理器。然而，对性能的需求导致功耗方面的相应增加。现代处理器中的功率耗散正在快速增加，这是因为给定实现所需的时钟频率和晶体管数目增加了。遗憾的是，电池技术并没有跟上具有这些具备数据网络能力的无线设备的能量需求，这导向应用性能与电池寿命之间的设计折衷。即使在确定可以为了全性能而牺牲电池寿命时，对常为手部大小的外壳内电池和电子电路两者的导热管理会成问题。

对提供高性能和低功耗的处理器的需求已导向了在处理器设计中使用动态电压和频率缩放（DVFS）。DVFS使得功耗与性能之间的折衷成为可能。被设计为利用DVFS的处理器允许该处理器的时钟频率用电压上的对应调整来调整。单独减小时钟频率是没有用的，因为任何功率节省均被执行时间的增长而抵消，导致所消耗的总能量没有最终减少。然而，工作电压的减小导致所消耗功率成比例节省。

关于启用DVFS的处理器的核心问题是如何控制性能与功率节省之间的平衡。常规DVFS控制算法使用空闲时间的测量来标识准许所计划的工作负荷在时间上被伸展到最后时间的经修改的性能水平。也就是说，空闲时间是通过以较低电压和较慢时钟频率操作处理器来减小的。尽管这种办法对于连续和已知的工作负荷是恰适的，但是许多移动设备应用是交互性的和/或对处理器提出不合常规或不可预测的需求。因此，明显的是，没有一种算法对于所有移动设备应用、应用组合和使用是最优的。

公开概述

一种用于测量在移动设备上操作的工作负荷预测器的有效性的方法，包括以下步骤：生成该移动设备上的实际工作负荷的实时测量，使用工作负荷预测器生成该移动设备上的工作负荷的估计，将该工作负荷的实时测量与该工作负荷的估计进行比较以生成误差信号，随时间记录该误差信号，以及生成该误差信号的函数作为该工作负荷预测器的有效性的测量。

在用于测量工作负荷预测器的有效性的方法的替换实施例中，该方法进一步包括以下步骤：向响应于该误差信号而调整至少一个参数的控制器应用该误差信号。

在一些示例实施例中，此用于测量工作负荷预测器的有效性的方法是在蜂窝电话、寻呼机、个人数字助理、阅读器、卫星电话、导航设备或具有无线连接的计算设备中的一者上实现的。

在用于测量工作负荷预测器的有效性的方法的一些其他示例实施例中，该方法进一步包括计算选定时期上该误差信号的平方的积分。

在用于测量工作负荷预测器的有效性的方法的又一替换实施例中，该方法进一步包括以下步骤：将该误差信号与活跃性能调节算法和至少一个参数的组合相关联。

在用于测量工作负荷预测器的有效性的方法的另一替换实施例中，该方法进一步包括以下步骤：使用该误差信号的互相关的测量来确定该移动设备的当前操作状态是否与已知使用情形类似并在移动设备如此配置时应用性能调节算法和一个或多个参数的恰适组合。

根据另一方面，公开了一种在移动设备中执行的负荷管理器。该负荷管理器包括工作负荷预测器、至少一个传感器、误差生成器和控制器。工作负荷预测器生成在移动设备上操作的处理器核心上的工作负荷的估计。一个或多个传感器生成在移动设备上操作的处理器核心上的实际工作负荷的一个或多个测量。误差生成器接收该工作负荷的估计和该实际工作负荷的测量并生成误差信号。控制器接收该误差信号并调整该处理器核心的操作。

在负荷管理器的示例实施例中，工作负荷预测器是响应于性能调节算法的。

在负荷管理器的另一示例实施例中，该误差信号的平方的幅值被用来确定该工作负荷预测器预测工作负荷的准确性。

在负荷管理器的替换实施例中，包括随时间记录误差信号的时间序列存储。负荷管理器的此替换实施例可进一步包括耦合至该时间序列存储的一个或多个互相关器。这一个或多个互相关器生成实时误差信号与移动设备的已标识使用所关联的误差信号的相似性的相应测量。

此外，一种用于管理移动设备上的工作负荷的系统，包括：用于测量在该移动设备上操作的处理器核心的工作负荷的机制，用于生成在该移动设备上操作的该处理器核心的工作负荷估计的机制，用于随时间生成误差信号的机制，用于随时间存储该误差信号的机制，用于将随时间存储的误差信号与该移动设备的当前使用状态相关联的机制，以及用于响应于该随时间存储的误差信号来选择性地调整该移动设备的机制。

在用于管理移动设备上的工作负荷的系统的实施例中，用于生成在该移动设备上操作的处理器核心的工作负荷估计的机制包括工作负荷预测器。

在用于管理移动设备上的工作负荷的系统的另一实施例中，用于响应于该误差信号选择性地调整该移动设备的机制包括互相关器和检测器。

此外，在又一替换实施例中，公开了一种包括可执行指令的计算机程序产品，这些可执行指令在被执行时实现用于标识在移动设备上操作的工作负荷预测器的有效性的方法。该计算机程序产品包括配置成生成该移动设备上的实际工作负荷的实时测量的逻辑，配置成生成该移动设备上的工作负荷的估计的逻辑，配置成将该工作负荷的实时测量与该工作负荷的估计进行比较以生成误差信号的逻辑，配置成随时间记录该误差信号的逻辑，配置成计算该误差信号的函数的逻辑，以及配置成响应于该误差信号的函数确定该工作负荷预测器的有效性的逻辑。

在该计算机程序产品的替换实施例中，该计算机程序产品进一步包括配置成响应于该误差信号调整至少一个参数的逻辑。

在该计算机程序产品的另一替换实施例中，该计算机程序产品进一步包括配置成将该误差信号与性能调节算法和至少一个参数的组合相关联的逻辑。

在该计算机程序产品的又一替换实施例中，该计算机程序产品进一步包括配置成生成互相关的测量以确定该移动设备的当前操作状态是否与已为其标识了性能调节算法和一个或多个参数的恰适组合的已知使用情形类似以达到期望目标的逻辑。

在该计算机程序产品的另一替换实施例中，该计算机程序产品进一步包括配置成存储性能调节算法和一个或多个参数的最类似组合的指示的逻辑和配置成在该移动设备如此配置时应用该组合的逻辑。

附图简述

参照以下附图能更好地理解用于测量在移动设备上操作的工作负荷预测器的有效性的系统和方法。附图中的各组件无需表示比例大小，重点代以放在清楚地解说以下原理：测量工作负荷、用工作负荷预测器来估计工作负荷、根据实际工作负荷和工作负荷的估计来生成误差信号、以及将该误差信号的函数用作工作负荷预测器的有效性的测量。此外，在各附图中，相同附图标记贯穿不同视图指明对应部件。

图1是解说移动设备的实施例的示意图。

图2是解说图1的移动设备的诸特征的示意图。

图3A和3B包括解说各使用情形的实施例的示意图。

图4是解说可由图1的移动设备实现的、用于管理工作负荷的系统的实施例的示意图。

图5是解说用于确定在图4的移动设备上操作的工作负荷预测器的有效性的实施例的流程图。

图6是解说可在图4的移动设备上执行的方法的替换实施例的流程图。

图7是解说可在图4的移动设备上执行的方法的另一替换实施例的流程图。

图8是解说用于在图4的移动设备上管理工作负荷的方法的流程图。

图9是解说用于测量在图1的移动设备上操作的工作负荷预测器的有效性的系统的替换实施例的示意图。

具体描述

措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何方面不必被解释为优于或胜过其他方面。

在本描述中，术语“应用”可包括具有可执行内容（诸如：目标代码、脚本、字节代码、标记语言文件、和补丁）的文件。此外，本文中引述的“应用”还可与本质上不可执行的文件（诸如需要打开的文档或需要访问的其他数据文件）交互。

在本描述中，术语“移动设备”用于描述在容量受限的电源（诸如电池）上操作的任何设备。尽管电池运行的移动设备已投入使用几十年了，但是与第三代和第四代（“3G和4G”）无线技术的出现联合的可再充电电池的技术进步已使得实现了众多具有多种能力的移动设备。因此，移动设备可以是蜂窝电话、卫星电话、寻呼机、PDA、智能电话、导航设备、智能本或阅读器、媒体播放器、前述设备的组合、具有无线连接的膝上型计算机，等等。

用于在移动设备上实现各种功能的多核处理器和专用硬件资源的引入和对改善电池寿命同时确保满足端用户体验的持续期望已进一步复杂化了动态调整移动设备以满足这些常常冲突的目标的任务。

如以上所解释的，传统DVFS控制算法使用空闲时间的测量来标识准许所计划的工作负荷在时间上被伸展到最后时间的经修改的性能水平。也就是说，空闲时间是通过以较低电压和较慢时钟频率操作处理器来减小的。尽管这种办法对于连续和已知的工作负荷是恰适的，但是许多移动设备应用是交互性的和/或对处理器提出了不规则或不可预测的需求。此外，不同的可用移动设备的数目、用于与设备通信的各种通信协议或标准、可用应用的不同类型、使用设备的不同方式等明确了没有单个办法或解决方案可被调整和最优化以用于所有可能的操作组合。因此，明显的是，没有一种算法对于所有移动设备应用、应用组合及使用是最优的或恰适的。

相应地，公开了用于确定工作负荷预测器的有效性的改进的移动设备和方法。工作负荷预测器的输出可被用来评价工作负荷预测器的性能。在关于移动设备的各种使用的数据可用时，工作负荷预测器的输出可用来标识移动设备的实时使用。此外，工作负荷检测器的输出可被转发至控制器来以多种方式调整移动设备。例如，工作负荷预测器的输出可被应用到控制器，该控制器选择要被应用到选定算法（诸如在移动设备上操作的性能调节算法）的操作参数集。在另一示例中，从工作负荷预测器的输出生成的误差信号被应用到互相关器，该互相关器提供实时误差信号与先前存储的误差信号的相似性的测量。在互相关器指示这些误差信号匹配到某一确定性水平并且先前存储的误差信号与移动设备上的已知使用情形相关联时，控制器可选择性能调节算法与参数集的先前最优化组合以管理跨移动设备上可用的多个处理核心的工作负荷。

用于测量在移动设备上操作的工作负荷预测器的有效性的系统和方法一般是通过软件或固件和硬件的组合来实现的。软件和固件可被存储在与可操作于移动设备上的一个或多个处理器耦合的非易失性存储器元件中。存储在非易失性存储器元件中的软件与合适的指令执行系统（微处理器）通信并由其执行。移动设备上的硬件实现可包括以下本领域众所周知的技术的任何一种或组合：分立电子组件、具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门的（诸）分立逻辑电路、具有恰适逻辑门的专用集成电路、（诸）可编程门阵列（PGA）、现场可编程门阵列（FPGA）等。

参照图1，此附图是以无线电话形式的移动设备100的示例性、非限定方面的示图。如图所示，移动设备100包括片上系统102，该片上系统102包括耦合在一起的数字信号处理器110和模拟信号处理器126。如图1中所示，显示控制器128和触摸屏控制器130耦合至数字信号处理器110。外置于片上系统102的触摸屏显示器132被耦合至显示控制器128和触摸屏控制器130。

图1还指示了视频编码器134（例如逐行倒相（“PAL”）编码器、顺序传送彩色与存贮（“SECAM”）编码器、或国家电视系统委员会（“NTSC”）编码器或任何其他视频编码器）被耦合至数字信号处理器110。此外，视频放大器136被耦合至视频编码器134和触摸屏显示器132。视频端口138被耦合至视频放大器136。如图1中所描绘的，通用串行总线（“USB”）控制器140被耦合至数字信号处理器110。而且，USB端口142被耦合至USB控制器140。存储器112和订户身份模块（SIM）卡146也可被耦合至数字信号处理器110。此外，如图1中所示，数码相机148可被耦合至数字信号处理器110。在示例性方面，数码相机148是电荷耦合器件（“CCD”）相机或互补金属氧化物半导体（“CMOS”）相机。

如图1中进一步解说的，立体声音频编解码器150可被耦合至模拟信号处理器126。此外，音频放大器152可被耦合至立体声音频编解码器150。在示例性方面中，第一立体声扬声器154和第二立体声扬声器156被耦合至音频放大器152。图1示出了话筒放大器158也可被耦合至立体声音频编解码器150。另外，话筒160可被耦合至话筒放大器158。在特定方面中，调频（“FM”）无线电调谐器162可被耦合至立体声音频编解码器150。而且，FM天线164被耦合至FM无线电调谐器162。此外，立体声头戴式受话机166可被耦合至立体声音频编解码器150。

图1进一步指示了射频（“RF”）收发机168可被耦合至模拟信号处理器126。RF转换器170可被耦合至RF收发机168和RF天线172。如图1中所示，按键板174可被耦合至模拟信号处理器126。而且，带话筒的单声道耳机176可被耦合至模拟信号处理器126。此外，振动器设备178可被耦合至模拟信号处理器126。图1还示出了电源180（例如电池）被耦合至片上系统102。在特定方面中，电源包括来源于连接到交流（“AC”）电源的AC到DC变压器的可再充电DC电池或DC电源。

图1还示出了移动设备100可包括监视模块114。监视模块114与遍布片上系统102的多个操作传感器通信并与移动设备100的数字信号处理器110通信。如图1中所描绘的，触摸屏显示器132、视频端口138、USB端口142、相机148、第一立体声扬声器154、第二立体声扬声器156、话筒160、FM天线164、立体声头戴式受话机166、RF转换器170、RF天线172、按键板174、单声道耳机176、振动器178和电源180外置于片上系统322。然而，应当理解，监视模块114还可借助于模拟信号处理器126和数字信号处理器110来从这些外置设备中的一个或多个外置设备接收一个或多个指示或信号以辅助可操作于移动设备100上的资源的实时管理。

在特定方面中，本文中所描述的一个或多个方法步骤可由存储于存储器112中的可执行指令和参数来实现。这些指令可由数字信号处理器110、模拟信号处理器126，或另一处理器来执行以执行本文中所描述的方法。此外，处理器110、126、存储器112、存储于其中的指令、或者其组合可用作用于执行本文中所描述的一个或多个方法步骤的装置。

图2是解说图1的移动设备100的诸特征的示意图。如图2中所指示的，数字信号处理器110经由总线211耦合至存储器112。数字信号处理器110是多核处理器，其具有N个核心处理器。也就是说，数字信号处理器110包括第一核心222、第二核心224、和第N核心230。如已知的，第一核心222、第二核心224、和第N核心230中的每一个核心均可用于支持专用应用或程序。替换地，一个或多个应用或程序可被分布用于跨两个或多个可用核心进行处理。

第一核心222、第二核心224、直到第N核心230可被集成在单个集成电路管芯上，或者它们可被集成或耦合在多电路封装中分开的管芯上。设计者们可经由一个或多个共享高速缓存来耦合第一核心222、第二核心224、直到第N核心230，并且他们可以经由网络拓扑（诸如，总线、环、网状和纵横拓扑）来实现消息或指令传递。

在所解说的实施例中，RF收发机268是经由数字电路元件来实现的并包括至少一个处理器（诸如核心处理器210（标记为“核心”））。在此数字实现中，RF收发机268经由总线213耦合至存储器112。

总线211和总线213中的每一条总线可包括经由一个或多个有线或无线连接的多条通信路径，如本领域中已知的。总线211和总线213可具有使得能够进行通信的附加元件，这些附加元件为了简洁起见被省略，诸如控制器、缓冲器（高速缓存）、驱动器、中继器、和接收机。此外，总线211和总线213可包括地址、控制、和/或数据连接以使得能够在前述组件中间进行恰适的通信。

当由移动设备100使用的逻辑在如图2中所示的软件中实现时，应注意到，启动逻辑250、管理逻辑260、DVFS接口逻辑270、应用存储280中的应用、和文件系统290的各部分中的一个或多个可被存储在任何计算机可读介质上以供任何计算机相关的系统或方法使用或结合任何计算机相关的系统或方法使用。

在本文档的上下文中，计算机可读介质是能包含或存储供计算机相关的系统或方法使用或结合计算机相关的系统或方法使用的计算机程序和数据的电、磁、光、或其他物理器件或装置。各种逻辑元件和数据存储可实施于任何计算机可读介质中以供指令执行系统、装置、或设备（诸如，基于计算机的系统、包含处理器的系统、或者能从指令执行系统、装置、或设备获取指令并执行这些指令的其他系统）使用或结合其使用。在本文档的上下文中，“计算机可读介质”可以是能存储、传达、传播、或传输供指令执行系统、装置或设备使用或者结合指令执行系统、装置或设备使用的程序的任何装置。

计算机可读介质可以是例如但不限于：电、磁、光、电磁、红外、或半导体系统、装置、设备，或传播介质。计算机可读介质的更为具体的示例（非穷尽性列表）可包括以下各项：具有一条或多条导线的电连接（电子的）、便携式计算机盘（磁性的）、随机存取存储器（RAM）（电子的）、只读存储器（ROM）（电子的）、可擦除可编程只读存储器（EPROM、EEPROM、或闪存）（电子的）、光纤（光学的）和便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）（光学的）。注意到，计算机可读介质甚至可以是其上印刷程序的纸张或另一合适介质，因为程序可被电子捕获，例如通过对纸张或其他介质光学扫描，随后编译、解读或用别的方法以合适方式处理（若需要），并随后存储于计算机存储器中。

在替换实施例中，在启动逻辑250、管理逻辑260和或许DVFS接口逻辑270中的一个或多个以硬件实现的场合，各种逻辑可以用以下技术的任何一种或者组合来实现，这些技术各自是本领域中众所周知的：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门的（诸）分立逻辑电路、具有恰适的组合逻辑门的专用集成电路（ASIC）、（诸）可编程门阵列（PGA）、现场可编程门阵列（FPGA）等。

存储器112是非易失性数据存储设备，诸如闪存或固态存储器设备。尽管被描绘为单个设备，但存储器112可以是具有耦合至数字信号处理器和/或RF收发机268中的核心210（或附加处理器核心）的分开数据存储的分布式存储器设备。

启动逻辑250包括用于选择性地标识、加载、和执行用于管理或控制一个或多个可用核心（诸如，第一核心222、第二核心224直到第N核心230）的性能的选定程序的一个或多个可执行指令。选定程序可在嵌入式文件系统290的程序存储296中找到，并且可由性能调节算法297和参数集298的具体组合来定义。选定程序在由数字信号处理器中的核心处理器中的一个或多个核心处理器和RF收发机268中的核心210执行时可根据由监视模块114提供的一个或多个信号来操作以调节相应处理器核心的性能。就此，监视模块114可提供事件、进程、应用、资源状态状况、流逝时间、温度等的一个或多个指示符。

管理逻辑260包括用于终止一个或多个相应处理器核心上的操作性能调节程序、以及选择性地标识、加载、和执行更为合适的替换程序以用于管理或控制一个或多个可用核心的性能的一条或多条可执行指令。管理逻辑260被安排成在运行时间或者当移动设备被上电并且正由设备的操作者使用时执行这些功能。替换程序可在嵌入式文件系统290的程序存储296中找到，并且可由性能调节算法297和参数集298的具体组合来定义。如图2中所解说的，程序存储296可被分级地安排在核心存储294和DVFS存储292中。替换程序在由数字信号处理器中的核心处理器中一个或多个核心处理器或RF收发机268中的核心210执行时可根据由监视模块114提供的一个或多个信号或各个处理器核心的相应控制输入上所提供的一个或多个信号操作以调节相应处理器核心的性能。就此，监视模块114可提供事件、进程、应用、资源状态状况、流逝时间、温度等的一个或多个指示符。

DVFS接口逻辑或接口逻辑270包括用于呈现、管理以及与外部输入交互以观察、配置、或以其他方式更新存储于嵌入式文件系统290中的信息的一条或多条可执行指令。在一个实施例中，接口逻辑270可与经由USB端口142接收到的制造商输入协力操作。这些输入可包括要从程序存储296删除或者要添加到程序存储296的一个或多个程序。替换地，这些输入可包括对程序存储296中的一个或多个程序的编辑或改变。此外，这些输入可标识对启动逻辑250和管理逻辑260中的一者或两者的改变或全部替换。作为示例，这些输入可包括对管理逻辑260的改变，该改变指令移动设备100在收到信号功率落到所标识的阈值之下时挂起RF收发机268中的所有性能调节。作为进一步示例，这些输入可包括指令移动设备100在视频编解码器134活跃时应用期望程序的对管理逻辑260的改变。

接口逻辑270使得制造商能够在移动设备100上在所定义的操作状况下可控地配置和调整端用户的体验。当存储器112是闪存时，启动逻辑250、管理逻辑260、接口逻辑270、应用存储280中的应用程序或嵌入式文件系统290中的信息中的一者或多者可被编辑、替换、或以其他方式修改。在一些实施例中，接口逻辑270可准许端用户或移动设备100的操作者搜索、定位、修改或替换启动逻辑250、管理逻辑260、应用存储280中的应用和嵌入式文件系统290中的信息。操作者可使用最终接口来作出将在移动设备100的下一次启动之际实现的改变。替换地，操作者可使用最终接口来作出在运行时间期间实现的改变。

图3A和3B包括解说使用情形的实施例的示意图。第一示例使用情形在图3A的表300中解说。使用情形包括能够在移动设备100上执行的任务集。这些任务包括web浏览（即，在移动设备100在耦合至因特网的发射机的通信范围中时执行浏览应用）、音频/视频回放、音频回放、运行电子邮件应用、和运行一个或多个其他应用。第二示例使用情形在图3B的表350中解说。此第二使用情形包括替代第一使用情形的电子邮件应用的短消息接发服务（SMS）应用。

一个或多个使用情形可展现移动设备100的处理资源上的可标识工作负荷是有可能的。如果移动设备100上的工作负荷可被标识，则合适配置的工作负荷管理器可用于如可期望地调整移动设备100上的操作状况以确保性能、节约电池电量、或应用设计为达到性能与功耗之间的期望折衷的具体性能调节算法和对应参数。

工作负荷预测器的有效性或准确性的测量提供到控制系统（诸如负荷管理器）的输入，该控制系统可被用来标识移动设备100上的工作负荷。在被启动时，负荷管理器实时操作以标识移动设备100上的当前负荷，并在某些境况下通过调整移动设备100上的一个或多个操作参数来对所标识的工作负荷作出反应。对于包括多个已知为达到操作者体验与功耗之间的期望平衡的性能调节算法的移动设备100，对所标识工作负荷的标识可被用来选择并应用移动设备100上的选定性能调节算法和一个或多个参数的恰适组合。

图4是解说用于为图1的移动设备100的当前使用测量与负荷管理器415相关联的工作负荷预测器420的有效性的系统400的实施例的示意图。系统400提供工作负荷预测器的有效性的实时定量分析以准确地标识在移动设备100上操作的DSP410的处理核心上的工作负荷。

如图4中所指示的，该系统包括数字信号处理器410，数字信号处理器410耦合至传感器405以接收移动设备100上的当前操作状态的一个或多个指示。除了耦合至传感器405之外，数字信号处理器410还经由总线111耦合至存储器元件114并耦合至检测器480。如以上所指示的，存储器元件112可配置有多个程序或可执行语句（逻辑）集以用于执行期望功能。此类功能可包括为相应所标识的使用情形随时间存储误差信号以供经由一个或多个互相关器进行比较以量化实时误差信号与一个或多个先前记录的误差信号的相似性。

如以上所建议的，负荷管理器415可被安排成响应于误差信号在移动设备100上如可期望地调整一个或多个操作参数。还如上所建议的，如果先前记录的误差信号与所标识的使用情形相关联，并且如果实时误差信号近似于先前记录的误差信号，则负荷管理器415可在移动设备100上应用先前最优化的参数集和/或性能调节算法和参数集的组合。

传感器405或传感器集（未示出）可提供移动设备100当前是如何配置的大量指示。此类指示可由配置成提供物理参数（诸如，电压、电流、温度等）的测量的物理器件提供，或者它们可表示一个或多个寄存器或其他存储位置的内容，诸如在软件栈的情形中。此外，传感器405可基于移动设备100上各种资源的操作状态来提供一个或多个附加指示符。尽管传感器405被图解为外置于数字信号处理器410，应当理解，数字信号处理器410可包括附加传感器，诸如，测量处理器核心222的一个或多个状况的传感器223、测量处理器核心224的一个或多个状况的传感器225和测量处理器核心230的一个或多个状况的传感器231。如图4中所示，传感器223、传感器225和传感器231向负荷管理器415提供指示移动设备100上实际工作负荷的实际测量。传感器405、传感器223、传感器225和传感器231中的一者或多者。传感器

然而，传感器405或附加传感器被安排、配置、或分布在移动设备100周围，数字信号处理器410是具有N个核心处理器的多核处理器。也就是说，数字信号处理器410包括第一核心222、第二核心224、和第N核心230。如已知的，第一核心222、第二核心224、和第N核心230中的每一个核心均可用于支持专用应用或程序。替换地，一个或多个应用或程序可被分配用于跨两个或多个可用核心进行处理。

第一核心222、第二核心224直到第N核心230可被集成在单个集成电路管芯上，或者它们可被集成或耦合在多电路封装中的分开的管芯上。设计者们可经由一个或多个共享高速缓存来耦合第一核心222、第二核心224、直到第N核心230，并且他们可以经由网络拓扑（诸如，总线、环、网状和纵横拓扑）来实现消息或指令传递。

负荷管理器415包括工作负荷预测器420、误差生成器430和控制器440。在可选实施例中，负荷管理器415还可包括性能调节算法集和参数集以用于跨一个或多个核心应用DVFS方案。工作负荷预测器420接收一个或多个输入并在一个或多个输出处生成所预测的工作负荷的指示。第一输出将所预测的工作负荷的指示（即，时变信号）耦合至控制器440。第二输出将表示所预测的工作负荷的信号耦合至误差生成器430的负输入。误差生成器430在该误差生成器430的正输入处从传感器223、传感器225、或传感器231接收移动设备100上的工作负荷的实际测量。作为响应，误差生成器430在连接435上向控制器440、向一个或多个互相关器（例如，互相关器450、互相关器452、和互相关器458）并向存储器112中的时间序列存储460传达误差信号（即，所测量或实际工作负荷与所预测的工作负荷之差）

在替换实施例中，可用一负荷管理器来实现不止一个工作负荷预测器。例如，有可能第一工作负荷预测器将预测使用情形X和Y，但不预测使用情形Z。在使用情形Z与移动设备100的重要使用情形相关联或以其他方式定义该重要使用情形时，不同于该第一工作负荷预测器并能够准确预测使用情形Z的第二工作负荷预测器将对负荷管理器有帮助。

控制器440包括生成一个或多个控制输入的逻辑，该一个或多个控制输入用于选择性地调整被应用到核心222、核心224和核心230的一个或多个参数。控制器440可进一步包括生成一个或多个控制输入的逻辑，该一个或多个控制输入用于选择性地调整与正被应用来调整选定核心处理器的频率和电压的选定DCVS算法297一起应用的参数集。如将在以下解释的，此逻辑可响应于来自传感器405、传感器223、传感器225、传感器231的输入、连接435上的误差信号或其函数和/或来自N个互相关器的结果。传感器405、传感器223、传感器225、传感器231和或许其他传感器可提供软件生成的测量（诸如处理器空闲）或者可提供电压、电流、温度等的直接或间接测量的指示。

N个互相关器中的每一个互相关器可包括或者将能够访问由已知使用状态下的移动设备100的操作生成的误差值的时间序列。在一些实施例中，对于所标识的使用情形先前被标识为在维持移动设备100上的期望性能水平的同时在节省功率方面最为有效的性能调节算法和参数集的最优化组合与该已知使用状态相关联。存储器112包括用于为移动设备100上的性能调节算法和参数集的每一可用组合留存误差序列的时间序列存储460。替换地，N个互相关器中的每一个互相关器可具有用于存储相应误差序列的内部缓冲器。在替换实施例（未示出）中，神经网络可替代这N个互相关器。神经网络将使用不同于互相关的技术来标识当前使用情形。

N个互相关器中的每一个互相关器生成对于已知信号由工作负荷预测器生成的误差历史如何成功的相应测量。互相关器的相应输出被传达至检测器480，检测器480被配置成选择或标识最佳匹配实时误差信号的互相关器。例如，检测器480可包括标识当输出在-1与1之间变化时具有最接近于1的归一化输出的互相关器的电路元件和/或逻辑。互相关是估计两个序列相关程度的标准方法。用于对两个时变信号执行互相关分析的系统和方法是众所周知的，因此不需要在本文中为了理解本发明而详细说明。

来自N个互相关器的结果的比较标识出哪个先前已知的使用情形对于移动设备100的当前操作状态或使用是最佳拟合匹配。因此，移动设备100可以当前以未知配置或使用情形操作，并且还选择和应用性能调节算法和参数集的有效组合以节省功率同时还维持期望性能水平。检测器480向负荷管理器415中的控制器440传达控制信号。控制器440向各个核心转发控制输入以管理这些资源的操作。此外，控制器440配置成选择并应用性能调节算法297和合适的参数集298（若需要）以调整移动设备100上的处理资源的操作。

图5是解说用于确定在图4的移动设备上操作的工作负荷预测器的有效性的方法500的实施例的流程图。一般而言，工作负荷预测器关于使用情形的有效性或准确性被确定为贯穿该使用情形或者期望时间段的误差信号的平方和。误差项在时间上的任何特定瞬间是作为误差信号的平方的，该误差信号可以是负的或正的。

方法500以框502开始，其中生成移动设备100上工作负荷的实时测量。此类测量可包括每秒处理的指令、每瓦特处理的指令的数目、或者替换性能测量的任何数目。在框504中，移动设备100使用工作负荷预测器来生成移动设备100上的工作负荷的估计。此后，在框506中，移动设备100将工作负荷的实时测量与工作负荷的估计进行比较来生成误差信号。如框508中所指示的，误差信号是随时间记录的。随后，在框510中，生成误差信号的函数作为工作负荷预测器的有效性或准确性的测量。

在一些实施例中，计算并转发误差的平方和作为工作负荷预测器的有效性或准确性的测量。相应地，误差的平方和的值越小，工作负荷预测器在为当前使用情形预测移动设备100上的所测量的工作负荷方面越准确。

图6是解说可在图4的移动设备上执行的方法600的替换实施例的流程图。方法600以框602开始，其中生成移动设备100上的实际工作负荷的实时测量。此类测量可包括每秒处理的指令、所消耗的每瓦特功率处理的指令的数目、或者替换性能测量的任何数目。在框604处，移动设备100使用工作负荷预测器来生成移动设备100上的工作负荷的估计。此后，在框606中，移动设备100将工作负荷的实时测量与工作负荷的估计进行比较来生成误差信号。在图4中所解说的实施例中，负荷管理器415计算实际或所测量的工作负荷与所预测的工作负荷之差。如框608中所指示的，计算误差信号的平方。随后，在框610中，将误差项的平方转发至控制器，该控制器响应于该误差信号的平方的幅值来调整移动设备100。在一些实施例（未示出）中，误差信号的平方可由控制器低通滤波或以其他方式处理以维持负荷管理器的稳定性。

图7是解说可在图4的移动设备上执行的方法700的替换实施例的流程图。方法700以框702开始，其中生成移动设备100上的实际工作负荷的实时测量。此类测量可包括每秒处理的指令、所消耗的每瓦特功率处理的指令的数目、或者替换性能测量的任何数目。在框704处，移动设备100使用工作负荷预测器来生成移动设备100上工作负荷的估计。此后，在框706中，移动设备100将工作负荷的实时测量与工作负荷的估计进行比较来生成误差信号。在图4中所解说的实施例中，负荷管理器415计算实际或所测量的工作负荷与所预测的工作负荷之差。如框708中所指示的，误差信号是随时间记录的。随后，在框710中，生成误差信号的函数作为工作负荷预测器的准确性的测量以预测移动设备100上的工作负荷。在框712中，将随时间记录的误差信号与使用情形相关联。在该使用情形先前已与为该使用情形最优化的性能调节算法和参数集的组合相关联时，负荷管理器415能可控地选择并应用该性能调节算法和参数集来调整移动设备100的操作。

图8是解说用于管理图4的移动设备上的工作负荷的方法的流程图。方法800以框802开始，其中生成移动设备100上的实际工作负荷的实时测量。此类测量可包括每秒处理的指令、所消耗的每瓦特功率处理的指令的数目、或者替换性能测量的任何数目。在框804处，移动设备100使用工作负荷预测器来生成移动设备100上工作负荷的估计。此后，在框806中，移动设备100将工作负荷的实时测量与工作负荷的估计进行比较来生成误差信号。在图4中所解说的实施例中，负荷管理器415计算实际或所测量的工作负荷与所预测的工作负荷之差。

如框808中所指示的，误差信号是随时间记录的。此后，在框810中，生成误差信号的函数作为工作负荷预测器的准确性的测量以预测移动设备100上的工作负荷。在框812中，将实时误差信号的互相关的测量与先前记录的误差信号进行比较来确定当前使用情形是否类似于已知使用情形。在互相关的测量指示该误差信号类似于已知使用情形并且该使用情形已与性能调节算法和参数集的最优化组合相关联时，可由合适配置的负荷管理器415来选择性地应用该组合，如框814中所指示的。

图9是解说用于测量在图1的移动设备100上操作的工作负荷预测器的有效性的系统的替换实施例的示意图。计算机程序产品可涵盖以上与图5-8中所解说的各方法相关联地描述的功能性。适于存储在计算机程序产品上或移动设备100上的存储器112内的逻辑模块或可执行指令的集合跨图9中所示的各种逻辑模块分布。系统900一般是以与以上与图2相关联地描述的系统200相同的方式来配置的。如图9中所指示的，系统900包括用于实现用于量化移动设备100上工作负荷预测器的有效性的在线（on-line）或设备上（on-device）系统的附加软件或逻辑模块。该在线系统包括误差生成逻辑930，误差生成逻辑930评价由工作负荷逻辑910所提供的所测量的工作负荷与由工作负荷估计器逻辑920所确定的工作负荷的估计之差并将该差转发至工作负荷有效性逻辑970并转发至时间序列存储460。

如以上所指示的，控制逻辑950可接收由工作负荷有效性逻辑970所确定的工作负荷预测器的有效性或准确性的测量并将该测量应用到一个或多个函数以用于确定对移动设备上的操作参数的期望校正。这是被传达至用于调整移动设备100上一个或多个操作参数的控制器的工作负荷预测器输出的应用的示例。如上所述，工作负荷有效性逻辑970可计算期望时段上误差信号的幅值的平方和。误差信号的幅值的平方和的值越接近于零，工作负荷预测器在预测移动设备100上的工作负荷方面越有效或越准确。

尽管被描述为分开的程序或模块，但是工作负荷逻辑910、工作负荷估计器逻辑920、误差生成逻辑930、互相关逻辑940、控制逻辑950、时间序列管理逻辑960和工作负荷有效性逻辑970中的每一个可彼此结合和/或与先前介绍的存储于存储器112内或可由数字信号处理器110访问的其他数据存储中的逻辑模块相结合。

移动设备100可配置成监视误差项期望时间长度以开发端用户正在如何实际使用该设备的知识库。系统900使用互相关技术来匹配误差项时间序列以确定移动设备100上所存储的性能调节算法和参数集的各可用组合中的哪一个组合最适于对设备的当前使用节省功率。因为误差项是作为通过工作负荷预测器反馈的系统输入的结果生成的所预测的工作负荷和设备上的工作负荷的实际测量的函数，因此误差项的幅值是工作负荷预测器预测设备上的将来工作负荷的有效性的定量测量。相应地，随着误差信号的平方的积分随时间接近于零，工作负荷预测器在预测设备上的将来使用/事件方面更为准确。

例如，工作负荷逻辑910包括用于生成移动设备100上的工作负荷的实时测量的一条或多条可执行指令。所测量的工作负荷将通常与移动设备100上感兴趣的选定处理器核心相关联。然而，工作负荷逻辑910不限于测量单个处理器核心上的工作负荷。一般而言，工作负荷逻辑910经由数字信号处理器110与监视模块114协力运行、或者与移动设备100上的一个或多个传感器协力运行以确定移动设备100上的当前工作负荷。如上所述，这些传感器可以既是测量电流、电压、温度等的物理传感器，它们又可（诸如通过监视缓冲器或软件栈的内容）在软件中被启动。

工作负荷估计器逻辑920应用算法以生成移动设备100上的工作负荷的估计。所估计的工作负荷和所测量的工作负荷被转发至误差生成逻辑930，该误差生成逻辑930将误差信号生成为所测量的工作负荷和所估计的工作负荷的函数。如图9中所示，所测量的工作负荷或所估计的工作负荷中的一者可被数字反转（即，乘以-1）并加到剩下的那个信号。替换地，所测量的工作负荷和所估计的工作负荷中的一者可从另一个信号减去以生成误差信号。此外，还是如上所述，误差信号可在选定时段上取平方并评价。

时间序列管理逻辑960与时间序列存储460协力运行来随时间记录误差信号。在已知时，当前控制输入集或标识移动设备100的当前状态的其他数据被标识，并且该当前控制输入集或标识移动设备100的当前状态的其他数据的指示与所存储的时间序列相关联。

控制逻辑950包括用于初始化、加载、或以其他方式管理启动该在线系统的各种逻辑模块的一条或多条可执行指令。例如，控制逻辑950生成用于选择性地调整参数集298中的一个或多个参数和/或正被应用于调整选定核心处理器的频率和电压的性能调节算法297的一个或多个控制输入。控制逻辑950可以响应于来自监视模块114的输入、误差生成逻辑930所生成的误差信号的平方的幅值和/或来自互相关逻辑940或从相关器结果存储470检索出的结果。

互相关逻辑940包括用于执行两个时间序列的互相关分析以定量地确定实时误差迹线与先前存储的误差迹线之间的最佳匹配的一条或多条可执行指令。来自互相关逻辑940的结果可被存储在互相关器结果存储470中以供随后由控制逻辑950和/或互相关逻辑940进行检索和分析。以此方式，控制逻辑950可存储通过评估误差信号来表征移动设备上的当前操作状态的任何数目的指示符。在为实时误差项标识出相对接近的匹配并且该相对接近的匹配已与可用性能调节算法和参数集的最有效组合相关联时，控制逻辑950可标识由误差信号所标识的操作状态或者将该操作状态与该组合相关联。此后，每次移动设备的操作者正在以与由误差信号和或许一个或多个附加指示符所标识的相同或类似的方式使用该设备，控制逻辑950可应用可用性能调节算法和参数集的最有效组合以节约移动设备100上的功率。此外，可生成和监视误差信号以提供移动设备在维持期望性能水平的同时以最有效的可用模式操作的实时验证。

在由移动设备100使用的逻辑在如图9中所示的软件中实现时，应注意，工作负荷逻辑910、工作负荷估计器逻辑920、误差生成逻辑930、互相关逻辑940、控制逻辑950、时间序列管理逻辑960和工作负荷有效性逻辑970中的一者或多者可被存储在任何计算机可读介质上以供任何计算机相关的系统或方法使用或结合任何计算机相关的系统或方法使用。

在替换实施例中，在工作负荷逻辑910、工作负荷估计器逻辑920、误差生成逻辑930、互相关逻辑940、控制逻辑950、时间序列管理逻辑960和工作负荷有效性逻辑970中的一者或多者以硬件实现的场合，各种功能可以用以下技术的任何一种或其组合来实现，这些技术各自在本领域中是众所周知的：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门的（诸）分立逻辑电路、具有恰适的组合逻辑门的专用集成电路（ASIC）、（诸）可编程门阵列（PGA）、现场可编程门阵列（FPGA）等。

本说明书中所描述的过程或过程流中的某些步骤自然地位于其他步骤之前以供本发明如以上所述地运行。然而，如果次序或顺序不改变本发明的功能性，本发明并不限定于所描述的步骤的次序。也就是，认识到某些步骤可在其他步骤之前、之后、或并行地（基本上同时）执行，而不脱离本发明的范围和精神。在一些实例中，某些步骤可被忽略或不执行，而不脱离本发明。此外，诸如“此后”、“随后”、“接下来”之类的措辞无意限定这些步骤的次序。这些措辞仅仅是被用于带领读者遍阅对示例性方法的描述。

编程领域的普通技术人员能够在没有过多困难或实验的情况下编写计算机代码或标识恰适的硬件来实现所公开的过程。因此，对于充分理解如何作出并使用本发明，对特定可执行指令集或详细的硬件设备的公开并不被视为是必需的。所要求保护的移动设备100和过程的发明性功能性在以上描述中并结合示出各种过程流的附图较为详细地进行了解释。

在一个或多个示例性方面中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，这些介质包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。以示例而非限定的方式，此类计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或者可用以携带或者存储指令或数据结构形式的期望程序代码且可由计算机访问的任何其它介质。

另外，任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线（“DSL”）、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。

如本文中所使用的，盘（disk）和碟（disc）包括压缩碟（“CD”）、激光碟、光碟、数字多用碟（“DVD”）、软盘和蓝光碟，其中盘（disk）往往以磁的方式再现数据，而碟（disc）用激光以光学方式再现数据。以上组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

尽管已详细解说和描述了精选的方面，但是将理解到，可在其中作出各种替换和变更而不会脱离本发明如所附权利要求所定义的范围。

Claims (20)

1.一种用于测量移动设备上的工作负荷预测器的有效性的方法，所述方法包括：

生成所述移动设备上的工作负荷的实时测量；

使用工作负荷预测器生成所述移动设备上的所述工作负荷的估计；

将所述移动设备上的所述工作负荷的实时测量与所述工作负荷的估计进行比较以生成误差信号；

随时间记录所述误差信号；以及

生成所述误差信号的函数作为所述工作负荷预测器的有效性的测量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述误差信号的函数包括：计算选定时期上所述误差信号的平方的积分。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

向响应于所述误差信号调整至少一个参数的控制器应用所述误差信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

将所述误差信号与活跃性能调节算法和至少一个参数的组合相关联。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

使用所述误差信号的互相关的测量来确定所述移动设备的当前操作状态是否类似于已知使用情形。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述移动设备如此配置时，应用性能调节算法和一个或多个参数的组合。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动设备包括：

蜂窝电话、寻呼机、个人数字助理、阅读器、卫星电话、导航设备或具有无线连接的计算机中的一者。

8.用于在移动设备上执行的负荷管理器，包括：

工作负荷预测器，配置成生成在所述移动设备上操作的处理器核心上的工作负荷的估计；

传感器，配置成生成在所述移动设备上操作的处理器核心上的工作负荷的测量；

误差生成器，配置成接收所述工作负荷的估计和所述工作负荷的测量并生成误差信号；以及

控制器，安排成接收所述误差信号并调整所述处理器核心的操作。

9.如权利要求8所述的负荷管理器，其特征在于，所述工作负荷预测器是响应于性能调节算法的。

10.如权利要求8所述的负荷管理器，其特征在于，所述误差信号的平方的幅值被用来确定所述工作负荷预测器预测所述工作负荷的准确性。

11.如权利要求8所述的负荷管理器，其特征在于，进一步包括：

响应于所述误差信号的时间序列存储。

12.如权利要求11所述的负荷管理器，其特征在于，进一步包括：

耦合至所述时间序列存储的互相关器，所述互相关器配置成生成所述误差信号与所述移动设备的已标识的使用所关联的误差信号的相似性。

13.一种用于管理移动设备上的负荷的系统，所述系统包括：

用于测量在所述移动设备上操作的处理器核心的工作负荷的装置；

用于生成在所述移动设备上操作的所述处理器核心的工作负荷估计的装置；

用于响应于所述工作负荷和所述工作负荷估计来生成误差信号的装置；

用于随时间存储所述误差信号的装置；

用于将随时间存储的误差信号与所述移动设备的当前使用状态相关联的装置；以及

用于响应于所述随时间存储的误差信号来选择性地调整所述移动设备的装置。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述用于生成所述工作负荷估计的装置包括工作负荷预测器。

15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述用于选择性地调整的装置是响应于互相关器和检测器的。

16.一种包括计算机可用介质的计算机程序产品，所述计算机可用介质具有实施于其中的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码适配成被执行以实现用于标识在移动设备上操作的工作负荷预测器的有效性的方法，所述计算机程序产品包括：

配置成生成所述移动设备上的工作负荷的实时测量的逻辑；

配置成生成所述移动设备上的工作负荷的估计的逻辑；

配置成将所述移动设备上的所述工作负荷的实时测量与所述工作负荷的估计进行比较以生成误差信号的逻辑；

配置成随时间记录所述误差信号的逻辑；

配置成计算所述误差信号的函数的逻辑；以及

配置成响应于所述误差信号的函数确定所述工作负荷预测器的有效性的逻辑。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，进一步包括：

配置成响应于所述误差信号调整至少一个参数的逻辑。

18.如权利要求16所述的系统，其特征在于，进一步包括：

配置成将所述误差信号与性能调节算法和至少一个参数的组合相关联的逻辑。

19.如权利要求16所述的系统，其特征在于，进一步包括：

配置成生成互相关的测量以确定所述移动设备的当前操作状态是否与已为其定义了性能调节算法和一个或多个参数的恰适组合的已知使用情形类似的逻辑。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，进一步包括：

配置成存储性能调节算法和一个或多个参数的最类似组合的指示的逻辑；以及

配置成在所述移动设备如此配置时应用所述组合的逻辑。

Images