CN104502690B - 一种cpu功耗测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明的CPU功耗测试方法和系统，预先依据测试需求对操作系统启动配置文件中配置的各服务程序进行了筛选，去除了针对测试过程来说不必要的服务程序，实现了对操作系统进行精简；后续当基于精简操作系统，对目标设备进行CPU功耗测试时，本发明依据预先设定的相应目标数值对目标设备的各环境参数进行控制，并利用模拟产生的CPU负载，向目标设备的CPU施加运算压力，最终在此基础上获取目标设备电池的输出电流，实现了对目标设备的CPU功耗进行度量。可见，本发明通过精简操作系统及模拟产生CPU负载，降低了系统自身以及应用程序对测试结果所带来的不利影响，为系统的功耗调优提供了准确的数据支持。

Description

一种CPU功耗测试方法和系统

技术领域

本发明属于基于Android系统的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)功耗测试领域，尤其涉及一种CPU功耗测试方法和系统。

背景技术

目前，在对基于Android系统的设备进行CPU功耗测试时，通常首先将被测设备上的操作系统完全启动(即启动操作系统启动配置文件中配置的所有服务程序)起来，在此基础上实现测试。

例如，具体在系统中安装一些功耗监控和测试用的应用程序，并运行各应用程序对系统的各项功能进行测试，进而得出系统相应的功耗数据。以上测试方法中，CPU功耗测试是在操作系统完全启动后进行，然而，操作系统本身十分复杂，会不定时地执行很多系统服务操作，系统自身会对测试结果造成影响；同时监控测试应用程序本身会占用内存和CPU资源，也会影响测试结果的准确性。

综上所述，采用以上方式得到的测试数据的参考价值较低，只能定性表明设备的功耗情况，无法直接应用于系统的功耗调优。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种CPU功耗测试方法和系统，以提升CPU功耗的测试精准度，为系统的功耗调优提供直接、准确的数据支持。

为此，本发明公开如下技术方案：

一种CPU功耗测试方法，包括：

接收测试人员的测试请求，所述测试请求为目标设备的精简操作系统启动之后，测试人员在目标设备上所触发的请求，所述精简操作系统为预先依据测试需求，对操作系统启动配置文件中配置的各服务程序进行筛选后所得的系统；

将目标设备各环境参数的取值控制为相应的目标数值；

基于模拟产生的预设负荷量的CPU负载，向目标设备的CPU施加运算压力；

获取目标设备电池的输出电流，以实现对目标设备的CPU功耗进行度量。

上述方法，优选的，所述将目标设备的各环境参数控制为预先设定的相应数值，包括：

将目标设备的电池电量控制为目标电量值；

将目标设备的CPU使用率、CPU频率上限及CPU启用内核数分别控制为相应的目标数值。

上述方法，优选的，还包括如下的预处理过程：

获取Android系统源码；

依据测试需求修改Android系统的启动配置文件，实现对Android系统中对于测试过程不必要的服务程序进行过滤，得到精简操作系统；

对所述精简操作系统进行编译，得到可用的固件文件；

将所述固件文件刷入至目标设备，并启动目标设备。

上述方法，优选的，还包括：

依据预先配置的测试计划，判断是否已完成全部的测试流程，所述测试计划包括各环境参数的N组取值，所述N为不小于1的自然数；

若判断结果为否，则依据预先配置的测试计划，获取目标设备各环境参数的下一组取值，将所述下一组取值作为各环境参数的新的目标数值；并触发以下步骤：将目标设备各环境参数的取值控制为相应的目标数值；

若判断结果为是，则结束。

上述方法，优选的，还包括：

依据测试结果，制定电池输出电流与各环境参数间的映射关系表，并绘制输出电流与环境参数间的函数曲线图。

一种CPU功耗测试系统，包括：

请求接收模块，用于接收测试人员的测试请求，所述测试请求为目标设备的精简操作系统启动之后，测试人员在目标设备上所触发的请求，所述精简操作系统为预先依据测试需求，对操作系统启动配置文件中配置的各服务程序进行筛选后所得的系统；

环境控制模块，用于将目标设备各环境参数的取值控制为相应目标数值；

负荷施加模块，用于基于模拟产生的预设负荷量的CPU负载，向目标设备的CPU施加运算压力；

电流获取模块，用于获取目标设备电池的输出电流，以实现对目标设备的CPU功耗进行度量。

上述系统，优选的，所述环境控制模块包括：

电量控制单元，用于将目标设备的电池电量控制为目标电量值；

CPU控制单元，用于将目标设备的CPU使用率、CPU频率上限及CPU启用内核数分别控制为相应的目标数值。

上述系统，优选的，还包括预处理模块，所述预处理模块包括：

第一获取单元，用于获取Android系统源码；

筛选单元，用于依据测试需求修改Android系统的启动配置文件，实现对Android系统中对于测试过程不必要的服务程序进行过滤，得到精简操作系统；

编译单元，用于对所述精简操作系统进行编译，得到可用的固件文件；

启动单元，用于将所述固件文件刷入至目标设备，并启动目标设备。

上述系统，优选的，还包括循环控制模块，所述循环控制模块包括：

判断单元，应用依据预先配置的测试计划，判断是否已完成全部的测试流程，所述测试计划包括各环境参数的N组取值，所述N为不小于1的自然数；

触发单元，用于在判断结果为否时，依据预先配置的测试计划，获取目标设备各环境参数的下一组取值，将所述下一组取值作为各环境参数新的目标数值；并触发以下步骤：将目标设备各环境参数的取值控制为相应的目标数值，以实现针对各环境参数的不同取值组合，对目标设备的功耗情况进行循环测试；

结束单元，应用在判断结果为是时，结束测试。

上述系统，优选的，还包括：

数据处理模块，用于依据测试结果，制定电池输出电流与各环境参数间的映射关系表，并绘制输出电流与环境参数间的函数曲线图。

由以上方案可知，本发明预先依据测试需求对操作系统启动配置文件中配置的各服务程序进行了筛选，去除了针对测试过程来说不必要的服务程序，实现了对操作系统进行精简；后续当基于精简操作系统，对目标设备进行CPU功耗测试时，本发明依据预先设定的相应目标数值对目标设备的各环境参数进行控制，并利用模拟产生的CPU负载，向目标设备的CPU施加运算压力，最终在此基础上获取目标设备电池的输出电流，实现了对目标设备的CPU功耗进行度量。可见，本发明通过精简操作系统及模拟产生CPU负载，降低了系统自身以及应用程序对测试结果所带来的不利影响，为系统的功耗调优提供了直接、准确的数据支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一公开的CPU功耗测试方法的一种流程图；

图2是本发明实施例二公开的CPU功耗测试方法的另一种流程图；

图3是本发明实施例三公开的CPU功耗测试方法的又一种流程图；

图4(a)、4(b)是本发明实施例三公开的测试结果映射关系表的表格示意图；

图4(c)是本发明实施例三公开的输出电流与环境参数间的函数曲线图；

图5是本发明实施例四公开的CPU功耗测试系统的一种结构示意图；

图6是本发明实施例四公开的CPU功耗测试系统的另一种结构示意图；

图7是本发明实施例四公开的CPU功耗测试系统的又一种结构示意图；

图8是本发明实施例四公开的CPU功耗测试系统的再一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例一公开一种CPU功耗测试方法，参考图1，所述方法可以包括以下步骤：

S101：接收测试人员的测试请求，所述测试请求为目标设备的精简操作系统启动之后，测试人员在目标设备上所触发的请求，所述精简操作系统为预先依据测试需求，对操作系统启动配置文件中配置的各服务程序进行筛选后所得的系统。

本实施例具体以Android系统为例对本发明进行详细说明。

在依据本发明的各步骤处理逻辑进行CPU功耗测试之前，需首先进行如下的预处理过程：

准备Android系统源码；修改Android系统的启动配置文件init.xxx.rc，依据测试需求对启动配置文件中配置的各服务程序进行筛选，去除其中对于测试过程来说不必要的服务程序，例如去除zygote、mediaserver等，得到精简的操作系统；编译精简后的操作系统得到可用的固件文件，例如system.img，并将其刷入到目标设备中，在此基础上启动目标设备。

在测试开始前，还需确定目标设备的供电方式：如果目标设备的CPU驱动支持USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)充电开关(是Linux Kernel中的一个文件节点，一般是/sys/class/power_supply/battery/charging_enabled)，则目标设备在测试过程中可以使用USB连接充电设备，否则不采用该连接方式。

实际应用场景中，可采用软件程序的形式实现本发明的测试流程，本实施例具体依据以上各步骤的处理逻辑编写自动化测试程序，将所编写的自动化测试程序装入所述目标设备中，并在设置好相关参数后启动测试程序(即触发测试请求)，其中，在测试时不启动任何应用程序，并关停所有不必要的系统服务。

测试程序的主要功能包括控制USB是否充电、模拟产生特定的CPU负载、控制CPU频率上限、控制CPU启用的内核数、监控电池电量的变化、根据配置的测试计划自动完成测试过程并收集电池的电流数据，即测试时会基于电池电量、CPU使用率、CPU频率、CPU启用内核数这四个维度的组合数据进行CPU功耗测试。

S102：将目标设备各环境参数的取值控制为相应的目标数值。

当测试人员启动测试程序后，测试程序依据预先配置的测试计划读取电池电量、CPU使用率、CPU频率及CPU启用内核数等环境参数的组合数据，并将其作为各环境参数的目标数值对目标设备的各环境参数进行如下控制：监控电池电量的变化，通过控制USB是否充电实现将电池电量控制为组合数据中所设定的电池剩余电量百分比；将CPU使用率、CPU频率上限及CPU启用内核数分别控制为组合数据中所设定的CPU使用率百分比、CPU最高频率、CPU启用内核数。

S103：基于模拟产生的预设负荷量的CPU负载，向目标设备的CPU施加运算压力。

同时，测试程序模拟产生特定的CPU负载，实现向CPU施加负荷。

本实施例中，模拟产生的CPU负载具体为“基准使用率负荷”，所谓“基准使用率负荷”是指预先在CPU被设置为最低频率、只启用一个CPU内核、电池电量满电的情况下，用测试程序为目标设备施加运算压力，使得CPU使用率增加到100％时，测试程序所施加的运算负荷。后续，将该负荷作为正式测试时的基准负荷，在之后的测试过程中测试程序都向CPU施加以相同的负荷(即施加基准负荷)。

S104：获取目标设备电池的输出电流，以实现对目标设备的CPU功耗进行度量。

在以上各步骤的基础上，测试程序收集目标设备电池的输出电流。根据电量公式Q＝IT(其中，Q、I、T分别表示电量、电流和时间)，可知，一段时间内电流越大耗电越多，因此，本实施例直接采用电池的输出电流作为CPU功耗的衡量依据，电流越大，CPU功耗越高，电流越小，则CPU功耗越低。

由以上方案可知，本发明预先依据测试需求对操作系统启动配置文件中配置的各服务程序进行了筛选，去除了针对测试过程来说不必要的服务程序，实现了对操作系统进行精简；后续当基于精简操作系统，对目标设备进行CPU功耗测试时，本发明依据预先设定的相应目标数值对目标设备的各环境参数进行控制，并利用模拟产生的CPU负载，向目标设备的CPU施加运算压力，最终在此基础上获取目标设备电池的输出电流，实现了对目标设备的CPU功耗进行度量。可见，本发明通过精简操作系统及模拟产生CPU负载，降低了系统自身以及应用程序对测试结果所带来的不利影响，为系统的功耗调优提供了直接、准确的数据支持。

实施例二

本实施例二中，参考图2，所述方法还可以包括以下步骤：

S105：依据预先配置的测试计划，判断是否已完成全部的测试流程，所述测试计划包括各环境参数的N组取值，所述N为不小于1的自然数；

S106：若判断结果为否，则依据预先配置的测试计划，获取目标设备各环境参数的下一组取值，将所述下一组取值作为各环境参数新的目标数值；并触发以下步骤：将目标设备各环境参数的取值控制为相应的目标数值；

S107：若判断结果为是，则结束。

本发明的目的旨在利用CPU功耗的测试数据，使Android系统开发厂商可以根据性能和功耗的平衡性需求，对系统进行更准确的功耗调优，提升产品的续航能力。因此，需要对电池剩余电量在不同百分比、CPU使用率在不同百分比、CPU最高频率在不同数值、CPU启用内核数在不同数值的所有搭配(即各种组合数据)进行测试，测定每种搭配下的电池供电电流，以此电流值来衡量CPU在各种搭配下的耗电情况。

基于此，本实施例预先在测试程序的测试计划中为以上各参数配置一系列不同的取值组合，测试过程中，测试程序分别在以上各参数采用不同取值组合的情况下，对CPU功耗进行循环测试，直至针对每种取值组合，均完成电池输出电流的收集为止。

实施例三

本实施例三中，参考图3，所述方法还可以包括以下步骤：

S108：依据测试结果，制定电池输出电流与各环境参数间的映射关系表，并绘制输出电流与环境参数间的函数曲线图。

本实施例具体依据测试数据，整理电池电量、CPU使用率、CPU频率、CPU启用内核数与电池输出电流间的关系，生成电池电流与各环境参数的测试结果映射关系表，并绘制输出电流与环境参数间的函数曲线图。所生成的测试结果映射关系表的表格形式可参考图4(a)及图4(b)所示，所绘制的曲线可参考图4(c)。

在此基础上，根据测试结果，可以推断系统正常运行的情况下，当电池电量在某一特定值、CPU使用率在某一特定值时，CPU的频率和启用的内核数为多少时电流是最低的，根据性能和功耗的平衡性需求，就可以调节此刻的CPU频率和启用内核数。系统可以一直监控电池电量和CPU使用率，从而不断的调节CPU参数以达到节省功耗的目的。

实施例四

本实施例四公开一种CPU功耗测试系统，所述系统与以上各实施例公开的CPU功耗测试方法相对应。

首先，相应于实施例一，参考图5，所述系统包括请求接收模块100、环境控制模块200、负荷施加模块300和电流获取模块400。

请求接收模块100，用于接收测试人员的测试请求，所述测试请求为目标设备的精简操作系统启动之后，测试人员在目标设备上所触发的请求，所述精简操作系统为预先依据测试需求，对操作系统启动配置文件中配置的各服务程序进行筛选后所得的系统。

环境控制模块200，用于将目标设备各环境参数的取值控制为相应目标数值。

所述环境控制模块200包括电量控制单元和CPU控制单元。

电量控制单元，用于将目标设备的电池电量控制为目标电量值；

CPU控制单元，用于将目标设备的CPU使用率、CPU频率上限及CPU启用内核数分别控制为相应的目标数值。

负荷施加模块300，用于基于模拟产生的预设大小的CPU负载，向目标设备的CPU施加运算压力。

电流获取模块400，用于获取目标设备电池的输出电流，以实现对目标设备的CPU功耗进行度量。

以上各模块的处理逻辑需建立在预处理的基础上，因此参考图6，上述系统还包括预处理模块500，该模块包括第一获取单元、筛选单元和启动单元。

第一获取单元，用于获取Android系统源码；

筛选单元，用于依据测试需求修改Android系统的启动配置文件，实现对Android系统中对于测试过程不必要的服务程序进行筛选，得到精简操作系统；

编译单元，用于对所述精简操作系统进行编译，得到可用的固件文件；

启动单元，用于将所述固件文件刷入至目标设备，并启动目标设备。

相应于实施例二，参考图7，所述系统还包括循环控制模块600，该模块包括判断单元、触发单元和结束单元。

判断单元，应用依据预先配置的测试计划，判断是否已完成全部的测试流程，所述测试计划包括各环境参数的N组取值，所述N为不小于1的自然数；

触发单元，用于在判断结果为否时，依据预先配置的测试计划，获取目标设备各环境参数的下一组取值，将所述下一组取值作为各环境参数新的目标数值；并触发以下步骤：将目标设备各环境参数的取值控制为相应的目标数值；

结束单元，应用在判断结果为是时，结束测试。

相应于实施例三，参考图8，所述系统还包括数据处理模块700，该模块用于依据测试结果，制定电池输出电流与各环境参数间的映射关系表，并绘制输出电流与环境参数间的函数曲线图。

对于本发明实施例四公开的CPU功耗测试系统而言，由于其与以上各实施例公开的CPU功耗测试方法相对应，所以描述的比较简单，相关相似之处请参见以上各实施例中CPU功耗测试方法部分的说明即可，此处不再详述。

综上所述，本发明利用Android系统的特有功能，在进行CPU功耗测试时不启动任何应用程序，并关停所有不必要的系统服务，避免了系统自身以及应用程序对测试结果的影响；通过编写的测试程序实现了CPU功耗的自动化测试，并会基于电池电量、CPU使用率、CPU频率、CPU启用内核数四个维度的不同数据搭配情况进行测试，测定每种数据搭配下的电池供电电流，以此电流值来衡量CPU在各种搭配下的耗电情况。利用以上测试数据，Android系统开发厂商可以根据性能和功耗的平衡性需求，对系统进行更准确的功耗调优，提升产品的续航能力。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一、第二、第三和第四等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种CPU功耗测试方法，其特征在于，包括：

接收测试人员的测试请求，所述测试请求为目标设备的精简操作系统启动之后，测试人员在目标设备上所触发的请求，所述精简操作系统为预先依据测试需求，对操作系统启动配置文件中配置的各服务程序进行筛选后所得的系统；

将目标设备各环境参数的取值控制为相应的目标数值，所述目标数值包括：电池电量、CPU使用率、CPU频率和CPU启用内核数；

基于模拟产生的预设负荷量的CPU负载，向目标设备的CPU施加运算压力；

获取目标设备电池的输出电流，以实现对目标设备的CPU功耗进行度量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将目标设备的各环境参数控制为预先设定的相应数值，包括：

将目标设备的电池电量控制为目标电量值；

将目标设备的CPU使用率、CPU频率上限及CPU启用内核数分别控制为相应的目标数值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下的预处理过程：

获取Android系统源码；

依据测试需求修改Android系统的启动配置文件，实现对Android系统中对于测试过程不必要的服务程序进行过滤，得到精简操作系统；

对所述精简操作系统进行编译，得到可用的固件文件；

将所述固件文件刷入至目标设备，并启动目标设备。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

依据预先配置的测试计划，判断是否已完成全部的测试流程，所述测试计划包括各环境参数的N组取值，所述N为不小于1的自然数；

若判断结果为否，则依据预先配置的测试计划，获取目标设备各环境参数的下一组取值，将所述下一组取值作为各环境参数的新的目标数值；并触发以下步骤：将目标设备各环境参数的取值控制为相应的目标数值；

若判断结果为是，则结束。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

依据测试结果，制定电池输出电流与各环境参数间的映射关系表，并绘制输出电流与环境参数间的函数曲线图。

6.一种CPU功耗测试系统，其特征在于，包括：

请求接收模块，用于接收测试人员的测试请求，所述测试请求为目标设备的精简操作系统启动之后，测试人员在目标设备上所触发的请求，所述精简操作系统为预先依据测试需求，对操作系统启动配置文件中配置的各服务程序进行筛选后所得的系统；

环境控制模块，用于将目标设备各环境参数的取值控制为相应目标数值，所述目标数值包括：电池电量、CPU使用率、CPU频率和CPU启用内核数；

负荷施加模块，用于基于模拟产生的预设负荷量的CPU负载，向目标设备的CPU施加运算压力；

电流获取模块，用于获取目标设备电池的输出电流，以实现对目标设备的CPU功耗进行度量。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述环境控制模块包括：

电量控制单元，用于将目标设备的电池电量控制为目标电量值；

CPU控制单元，用于将目标设备的CPU使用率、CPU频率上限及CPU启用内核数分别控制为相应的目标数值。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括预处理模块，所述预处理模块包括：

第一获取单元，用于获取Android系统源码；

筛选单元，用于依据测试需求修改Android系统的启动配置文件，实现对Android系统中对于测试过程不必要的服务程序进行过滤，得到精简操作系统；

编译单元，用于对所述精简操作系统进行编译，得到可用的固件文件；

启动单元，用于将所述固件文件刷入至目标设备，并启动目标设备。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括循环控制模块，所述循环控制模块包括：

判断单元，应用依据预先配置的测试计划，判断是否已完成全部的测试流程，所述测试计划包括各环境参数的N组取值，所述N为不小于1的自然数；

触发单元，用于在判断结果为否时，依据预先配置的测试计划，获取目标设备各环境参数的下一组取值，将所述下一组取值作为各环境参数新的目标数值；并触发以下步骤：将目标设备各环境参数的取值控制为相应的目标数值；以实现针对各环境参数的不同取值组合，对目标设备的功耗情况进行循环测试；

结束单元，用于在判断结果为是时，结束测试。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：

数据处理模块，用于依据测试结果，制定电池输出电流与各环境参数间的映射关系表，并绘制输出电流与环境参数间的函数曲线图。