CN104094190A - 中间件功率管理 - Google Patents

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Abstract

一种系统可包括多个设备，其每一个配置为以应用程序层级运行应用程序，且每一个具有变化的性能、功率、及其它能力。在应用程序服务品质的制约下，以将该设备的个别功率消耗或集合能量效率最优化为目标，响应于基于该设备的能力的判定，跨越该设备中的每一个的中间件功率管理设施可将应用程序从一个设备转移至另一个。

Description

中间件功率管理
技术领域
概括地讲，本公开的技术涉及电子设备的功率管理技术，且更具体地，涉及由多个设备组成的系统的功率管理技术。
背景技术
在现有系统中，功率管理策略及控制典型地存在于管理不同的硬件资源的支持最小公分母判定的操作系统软件中。现有的操作系统驱动功率管理(OSPM)基础设施通常无法包括(更不用说适当地处理)特定应用程序需求及使用者背景。现有的OSPM基础设施往往仅控制本地资源，并未设计为支持跨越多个设备的执行。事实上，鉴于不同设备可运行不同的操作系统，将功率管理实施在操作系统内在新兴系统中可能甚至是不可行的。
移动系统和设备逐渐增多地运行针对特定平台及用户体验高度优化的应用程序。就此而言，应用程序往往对性能及能量效率需求、周围背景、以及周边环境具有最全面的考虑。同时，包括移动设备的计算、存储器、及存储资源正变得更加多元化和异质化。此异质性来自特定应用加速器的更大量使用、不断发展的存储器、以及由新存储器技术带来的存储体系及广泛地用于如今系统中的各种无线通信选择。此外，应用程序执行可跨越多个设备。应用程序在设备之间迁移或跨越多个设备执行，以在“互连运算”中提供最佳的用户体验。这种迁移由能量效率、性能、以及功能性考虑所驱动。应用程序在尝试提供最佳的用户体验时，经常利用跨越不同设备的资源。
现有设备中的功率管理是硬件与操作系统之间的共同责任。OS典型地控制功率及性能状态(例如，P-状态及C-状态)且硬件通常施用其自身的控制机制以符合其电路和逻辑的物理规格，例如，热和功率需求。当设备变得更异质时，执行开始跨越潜在地运行不同操作系统或相同操作系统的多个独立副本的多个设备。鉴于此，且因为应用程序针对特定硬件功能及使用者背景最优化，管理系统功率的工作需要更向应用程序移动并能跨越多个设备。具有自身功率管理的应用程序会是下一个逻辑替代，但该布置通常不可行。
因此，对于为多个设备配置的系统，和对于建立在中间件之上的以应用程序为中心的计算系统(其中该合并导致将功率管理所有权置于中间件中)，仍需要改善的功率管理技术。
附图说明
本公开技术的实施例在附图中是以示例而非限制的方式说明，且在其中相似的参考标记指代相似的元件。
图1是示出了使用在被配置用于处理多个设备的系统中的现有功率管理架构的示例的方块图。
图2示出了根据本公开技术的实施例的使用在被配置用于处理多个设备的系统中的中间件功率管理架构的第一示例。
图3示出了根据本公开技术的实施例的使用在被配置用于处理多个设备的系统中的中间件功率管理架构的第二示例。
图4示出了根据本公开技术的实施例的与被配置用于处理多个设备的系统有关的功率管理第一方法的示例。
图5示出了根据本公开技术的实施例的与被配置用于处理多个设备的系统有关的功率管理第二方法的示例。
具体实施方式
本公开技术的特定实施例包括用于与移动设备有关的功率管理的新技术及架构，其中功率管理功能及控制存在于应用程序中间件中。这些实施方式可能使得各种类型的应用程序能够发现跨越一个或多个设备的硬件资源的能量效率特征，同时基于特定应用程序需求及周边及执行背景，管理跨越物理设备界限的功率及热考虑。例如，特定实施例包括用于发现及控制可能位于不同物理设备中(例如台式或膝上计算机、手持计算设备如平板设备、或移动设备如智能手机)的各种硬件资源的功率及热特征的机制。实施例可包括抽取使用者背景及中间件中的应用程序需求，并实施使用定义在硬件中的原始接口的功率管理策略。
特定的实施方式包括将在本文中称为中间件功率管理(MWPM)的新设施，其将功率管理策略及控制实施在应用程序中间件中。MWMP可跨越多个物理设备、可为无关于操作系统(OS)、并可能经由OS驱动功率管理(OSPM)基础架构或直接经由硬件接口访问下层硬件控制功率管理(HWPM)基础架构。在特定的实施例中，MWPM可能与应用程序及终端使用者背景环境紧密地耦合，因此能够有应用程序特定的并调优的功率管理策略的设计以优化个别用户体验。
在特定实施例中，可将硬件用于在物理层控制功率管理工作，以确保实现高能效的操作并符合相关的物理功率及热限制。可将硬件控制功率管理(HWPM)设施实施为针对系统(例如片上系统(SoC))中的不同资源，暴露出用于提供性能及能量效率指导的一组接口。例如，硬件可暴露出在系统中可用于不同异质核心及加速器的性能等级，并允许较高级的软件，如MWPM，针对特定的核心或加速器指定所期望的性能。
在特定实施例中，可将操作系统功率管理(OSPM)设施实施用来为系统(例如，SoC)及系统中的输入/输出(I/O)资源提供功率管理设施。OSPM设施可针对不同的I/O设备及系统组件暴露出硬件能力及支持的接口。与目前的系统不同，根据本公开技术的OSPM设施不需要实施功率管理策略及控制；相反，OSPM设施可对使用者应用程序暴露出本地设备上的硬件能力及功率管理接口。在特定的实施中，可绕过OSPM设施，使得HWPM设施接口可直接被更高级别软件使用。
在特定实施例中，可将中间件功率管理(MWPM)设施实施用来主持可跨越多个物理设备及多个操作系统的功率管理策略及控制基础架构。MWPM设施可用于将接口暴露给应用程序，以指定服务品质需求、执行及功能性需求，及功率/能量偏好。MWPM设施可用于实施功率管理策略及控制机制，所述功率管理策略及控制机制可以：包括可能分散在不同设备之间的执行资源，处理关于位于本地及远程的计算、存储器及网络资源的使用的不同权衡，并也顾及使用者背景及周边环境考虑。
关于MWPM设施的特定实施例而实施的功率管理策略可为针对特定应用的，并也针对特定用户体验调整/优化。除了管理功率外，例如，MWPM设施还可实施多个设施，用于发现本地及远程硬件资源的能效特性，并例如在产生迁移及资源配置判定时也支持应用程序及其它中间件组件。
图1是示出了使用在被配置用来处理单一设备(例如，移动设备如膝上计算机，手持计算设备如平板设备，智能手机等)的系统中的现有功率管理架构100的示例的方块图。操作系统驱动功率管理(OSPM)基础架构110及硬件控制功率管理(HWPM)基础架构120共同工作，以提供与多个应用程序102A-102n中的每一个相关的功率管理能力。该堆栈(例如，102A-102n，110，及120)被在各个设备上复制。
图2示出了根据本公开技术的实施例的使用在被配置用来处理一个或多个设备的系统中的中间件功率管理架构200的第一示例。该示例包括两个设备202及220。第一设备202运行多个应用程序204A-204n且第二设备220也运行多个应用程序224A-224n。在特定实施例中，应用程序202z跨越设备202及220。第一和第二设备202和220每一个可为多个电子设备中的任一个，如台式或膝上计算机、手持计算设备如平板设备，智能手机等。
第一设备具有可关于功率管理的特定方面彼此相互作用的OSPM设施206及HWPM设施208，其中所述功率管理与在第一设备202上运行的任何或所有应用程序204A-204n相关。相似地，第二设备具有可关于功率管理的特定方面彼此相互作用的OSPM设施226及HWPM设施228，其中所述功率管理与在第二设备220上运行的任何或所有应用程序224A-224n相关。
在该示例中，功率管理架构200进一步包括：有关于任何或全部在第一设备202上运行的应用程序204A-204n及任何或全部在第二设备220上运行的应用程序224A-224n的，实施在中间件中并控制平台功率，例如功率管理偏好、服务品质(QoS)限制等的中间件功率管理(MWPM)设施210。MWPM设施210能跨越多个物理设备，例如，第一设备202及第二设备220。使用在本文中的“跨越”可包括中间件的两个实例，它们协作以实现MWPM，或者包括单个示例，例如跨越多个设备的可执行程序，或许多变化中任一个。
所有应用程序204A-204n及224A-224n的任一个可以为MWPM设施210提供QoS及相关信息。MWPM设施210可依据相关硬件平台将任何或所有应用程序204A-204n及224A-224n特征化或调整，因此判定可传达至HWPM设施208和228中的一个或两个的QoS需求。这种需求可用于迁移、功率管理、以及由MWPM设施210执行的其他策略优化。
图3A-3B示出了根据本公开技术的实施例的使用在被配置用来处理多个设备的系统中的中间件功率管理架构300的第二示例。在由图3A示出的示例中，应用程序304在第一设备302上运行并使用设备302的本地存储器作为资源。MWPM设施306能够检测应用程序304是对延迟敏感的并可将此信息传输至HWPM设施308。随后，当应用程序处理器活动时，例如，在C0状态中，HWPM设施可将第一设备302的集成存储器控制器(iMC)310中的自刷新状态禁用。
在一些时间点，第一设备302来到能力更强的系统的附近，例如，具有更大显示器、额外计算资源、和/或更大电池功率。例如，使用智能手机的使用者可从外侧进入他或她的家，然后将智能型手机带到他或她家的网络的附近，其包括高级台式计算机。在判定第一设备302已经进入附近时，MWPM设施306可寻求这样的确认。例如，MWPM设施306可不采取任何行动，除非第一设备302已于附近停留了特定量的时间。
响应于第一设备302确实在另一个系统附近的判定/确认，第一设备302上的MWPM设施306可决定将在第一设备上的应用程序304迁移(例如，移动或转移)至另一个设备，例如，图3B的第二设备320。在由图3B示出的示例中，应用程序304现在执行在第二设备320上。
由于图3B的硬件配置，MWPM设施306可在第一设备302上重设其存储器延迟需求，例如，从0至1，因此容许第一设备302上的iMC 310进入用电高效的存储器自刷新状态。由于应用程序304现在执行在第二设备320上，MWPM设施306也可在第二设备320上设定新的存储器延迟限制，例如，从1至0。替代地或者除了存储器延迟需求外，还可调整其它功率管理参数如处理器C-状态及P-状态、非核心状态、互连状态等。
图4示出了根据本公开技术的实施例的与被配置用来处理多个设备的系统有关的功率管理第一方法400的示例。在402，第一设备，如图3A的第一设备302正在运行应用程序，如图3A的应用程序304。第一设备可为多个不同电子设备中的任一个，如膝上计算机、手持计算设备、平板设备、智能手机等。
在404，第一设备进入系统或另一个设备附近，如图3B的第二设备320。例如，当使用者从外面进入建筑物时他或她可携带第一设备，其中所述建筑有用户可访问的无线网络，而在外面无法访问或受限地访问建筑物内的网络。该无线网络可允许在多个设备的任一个之间的连接，如台式计算机、服务器、或可携式设备，如平板设备及智能手机。
在406，判定另一个设备是否具有比第一设备更可取的性能、功率、人类输入/输出、或其它功能。例如，第一设备上的MWPM设施可识别目前连接至网络的第二设备，如图3B的第二设备320。在特定实施例中，在采取进一步行动之前，这种判定也可依据确保该连接持续特定量的时间或具有特定信号强度的确认。例如，第一设备可判定该系统具有较大功率容量，但由于已识别的问题，如连接性问题，第一设备上的MWPM设施可视为，至少不是在目前，另一个设备的功率功能不比第一设备更可取。
响应于判定另一个设备的功率容量比第一设备更可取，第一设备上的MWPM设施可与第二设备上的MWPM设施相互作用，以将该应用程序的执行转移至另一个设备，如在408指示的；否则，方法400通常返回至402，例如，该应用程序继续在第一设备上运行。如果将该应用程序转移至第二设备，第一设备上的存储器延迟需求可以可选地重设，并可在第二设备上可选地设置新的存储器延迟限制，如在410处指示的。
图5示出了根据本公开技术的实施例的与被配置用来处理多个设备的系统有关的功率管理第二方法500的示例。在502，已转移的应用程序在第二设备上运行，例如，原先在图3A的第一设备302上运行的应用程序304，现在在图3B的第二设备320上运行。
在504，检测到可能影响该已转移的应用程序在目前设备上运行的事件。在一个示例中，应用程序在其上运行的原始设备可离开该应用程序目前在其上运行的另一个设备附近，例如，使用者可实际上离开这两个设备于其上连接的该网络的附近。在替代示例中，跨越这两个设备的MWPM设施可判定第二设备的电力不足，且因此该应用程序可能停止在第二设备上运行。
在506，判定是否应将应用程序从该设备转移，例如，返回至原始设备或另一个设备。例如，MWPM设施可希望确认应用程序的性能需求会与原始设备匹配，且如果不匹配，则确认是否有性能需求匹配的另一个可用设备。MWPM设施也可考虑使用者目前是否与应用程序相互作用或应用程序是否部分或完全在背景中运行，例如，与独立于使用者相互作用。
本公开技术的特定实施包括可实现能量效率优化的MWPM架构。这些实施例可包括将应用程序及设备两者特征化以及移动应用程序用于在设备上执行的能力，该设备将提供最佳系统宽度，例如，集中能量效率，同时满足应用程序QoS限制。
在特定实施例中，MWPM架构可做出一个或多个策略决定，例如，转移或跨越应用程序的执行，以改善使用者察觉的响应、品质、及终端使用者所体验的应用程序的其它方面。知道/判定多个应用程序QoS等级，例如，最小、良好、以及优质，使得MWPM架构能够有效地及有效率地将应用程序需求映射至一个或潜在的多个设备上的最优硬件组。
在该示例中，响应于判定应用程序应转移至另一个设备，例如，第一设备或另一个目前可用设备，该设备上的MWPM设施可与在另一个设备上的MWPM设施相互作用，以将应用程序的执行转移至另一个设备，如在508处指示的；否则，方法500通常返回至502，例如，该应用程序继续在相同设备上运行。如果将应用程序转移至另一个设备，可因此调整在设备中的一个或两个上的存储器延迟需求，如在510处指示的。
本公开技术的实施例可合并入各种类型的架构中。例如，可将特定实施例实施为下列各项任一个或组合：使用母板互连的一个或多个微芯片或集成电路、图形和/或视频处理器、多核处理器，硬连接逻辑、由存储器设备存储并由微处理器执行的软件、固件、特定用途集成电路(ASIC)、和/或现场可编程门阵列(FPGA)。本文使用的术语“逻辑”可通过示例的方式包括软件、硬件、或其中的任意组合。
尽管本文说明及描述了特定实施例，但本领域技术人员可以领会，各种替代和/或等价实施可取代所示出及描述的具体的实施例，而不偏离本公开技术的实施例的范围。本申请意在涵盖本文说明及描述的实施例的任何修改或变化。因此，明显意在使本公开技术的实施例仅受下面的权利要求及其等价范围的限制。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
第一设备，配置为在第一应用程序层级运行应用程序，所述第一设备具有第一功率容量；
第二设备，配置为在第二应用程序层级运行所述应用程序，所述第二设备具有第二功率容量；以及
中间件功率管理(MWPM)设施，其跨越所述第一和第二设备中的每一个，并配置为响应于至少部分基于所述第一和第二功率容量的判定，将所述应用程序从所述第一设备转移至所述第二设备。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一设备包括第一操作系统驱动功率管理(OSPM)设施，且其中所述MWPM设施存在于：所述第一设备上的所述第一OSPM设施与所述第一应用程序层级之间。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述第二设备包括第二OSPM设施，且其中所述MWPM设施存在于：所述第二设备上的所述第一OSPM设施与所述第二应用程序层级之间。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述第一设备包括第一硬件控制功率管理(HWPM)设施，且其中所述MWPM设施存在于：所述第一设备上的所述第一HWPM设施与所述第一应用程序层级之间。
5.如权利要求2所述的系统，其中所述第二设备包括第二硬件控制功率管理(HWPM)设施，且其中所述MWPM设施存在于：所述第二设备上的所述第二HWPM设施与所述第二应用程序层级之间。
6.如权利要求1的系统，其中所述第一和第二设备中的每一个包括由下列各项构成的组中的一项：膝上计算机、手持计算设备、平板计算设备、以及智能手机。
7.一种方法，包括：
第一设备运行应用程序；
配置第二设备以运行所述应用程序；
所述第一设备进入第二设备附近；
跨越所述第一和第二设备的中间件功率管理(MWPM)设施判定是否将所述应用程序从所述第一设备转移至所述第二设备，其中所述判定至少部分基于所述第二设备的功率容量；以及
响应于所述判定，所述MWPM设施将所述应用程序转移至所述第二设备。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述判定还基于所述第一设备的功率容量。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述第二设备的所述功率容量被判定为具有的品质超过所述第一设备的所述功率容量的品质，所述品质包括由下列各项构成的组中的至少一项：量、品质、效率、以及可靠性。
10.如权利要求7所述的方法，进一步包括响应于所述转移，重设所述第一设备上的存储器延迟需求。
11.如权利要求7所述的方法，进一步包括响应于所述转移，设定所述第二设备上的存储器延迟需求。
12.如权利要求7所述的方法，进一步包括所述MWPM设施检测会影响在所述第二设备上运行的所述应用程序的事件。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述事件包括由下列各项构成的组中的一项：所述第一设备离开所述第二设备附近、所述第二设备的所述功率容量的实际减损、以及所述第二设备的所述功率容量的潜在减损。
14.如权利要求12所述的方法，进一步包括所述MWPM设施响应于所述检测，判定是否将所述应用程序从所述第二设备转移回所述第一设备。
15.如权利要求12所述的方法，进一步包括所述MWPM设施响应于所述检测，判定是否将所述应用程序从所述第二设备转移至第三设备。
16.如权利要求7所述的方法，其中所述第一设备进入所述第二设备附近包括：所述第一设备检测所述第二设备所连接的网络。
17.一种移动设备，包括：
用于在应用程序层级执行应用程序的处理器；
用于存储关于所述应用程序的信息的存储器；
用于为所述处理器提供电力的电源，所述电源具有功率容量；
用于至少部分地管理所述应用程序的功率的操作系统驱动功率管理(OSPM)设施；以及
在所述OSPM设施及所述应用程序层级之间的中间件功率管理(MWPM)设施，其被配置用于将所述应用程序转移至另一设备。
18.如权利要求18所述的移动设备，其中将所述MWPM设施配置为响应于所述另一设备的功率容量大于所述电源的功率容量的判定，将所述应用程序转移至所述另一设备。
19.如权利要求18所述的移动设备，进一步包括用于至少部分地管理所述应用程序的所述功率的硬件控制功率管理(HWPM)设施。
20.如权利要求19所述的移动设备，其中所述MWPM进一步在所述HWPM与所述应用程序层级之间。
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