CN107832157A - 动态电源管理方法、移动终端及存储介质 - Google Patents

动态电源管理方法、移动终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动态电源管理方法、移动终端及存储介质，其方法包括：按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息；根据CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率；依据CPU利用率判断系统负载的趋势；依据系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数。本发明在不影响用户体验的情况下有效减少了调频调核操作的发生次数，实现了对系统变频操作次数的有效控制。且在预判出系统负载趋势后，通过提前调节CPU频率与CPU核数，可以提升系统的流畅性，提升用户体验。

Description

动态电源管理方法、移动终端及存储介质
技术领域
本发明涉及移动终端技术领域，尤其涉及一种动态电源管理方法、移动终端及存储介质。
背景技术
目前，随着移动终端屏幕越来越大、功能越来越多，而电池技术发展相对比较缓慢，使得移动终端的续航显得力不从心，所以动态电源管理策略显得尤为重要。目前普遍应用的动态电源管理策略除了最简单的贪婪策略，大致可以分为三类：超时策略、预判策略和随机模型最优化策略。
其中，Powersave和Performance策略可以被认为是两种比较极端的贪婪策略，前者将CPU固定在硬件支持的最低频率，以实现对低功耗的最大追求，后者将CPU固定在硬件支持的最高频率，以实现对性能的最大追求；因此，这种两种策略都无法同时满足低功耗和高性能需求。
另外，Conservative和Ondemand两种策略可以认为是超时策略的变种，其中涉及的阈值不再是时间，而是对应CPU的占用率，当CPU占用率超过某个阈值时，即认为此后一段时间内CPU将仍然保持这一占用率，所以系统将进行工作频率的切换。Conservative和Ondemand这两种策略的区别只是在于后续的频率调节方式的不同。在默认情况下，Android的动态变频机制将运用Ondemand策略进行变频操作的决策。在实际测试中，由于任务产生的随机性，导致系统将频繁的进行变频操作，以避免影响用户体验，而变频操作的执行会带来额外的操作延时和功耗。
发明内容
本发明提供一种动态电源管理方法、移动终端及存储介质，旨在在不影响用户体验的情况下有效减少CPU调频调核操作的发生次数，提升系统的流畅性。
为实现上述目的，本发明提供一种动态电源管理方法，包括：
按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息；
根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率；
依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势；
依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数。
可选地，所述CPU工作状态信息包括CPU处于用户模式、系统模式、空闲模式的时钟周期数。
可选地，所述根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率的步骤包括：
根据所述CPU工作状态信息获取所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间；
根据所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间，计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率。
可选地，所述依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势的步骤包括：
获取预设时间段内计算得到的最新的连续多个预设的时间周期的CPU利用率；
根据多个CPU利用率判断系统负载的趋势是呈上升趋势还是下降趋势。
可选地，所述依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数的步骤包括：
若系统负载的趋势为下降趋势，则判断CPU工作频率档位是否为最低档位，若CPU工作频率档位为最低档位，则关闭当前除主CPU核外的其它CPU核；若CPU工作频率档位不为最低档位，则降低CPU工作频率一个档位；
若系统负载的趋势为上升趋势，则判断当前CPU工作频率档位是否为最高档位，若当前CPU工作频率档位是最高档位，则启动其他CPU核；若当前CPU工作频率档位不是最高档位，则相应提高CPU工作频率一个档位。
可选地，所述多个CPU利用率包括：至少三个CPU利用率。
本发明实施例还提出一种移动终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上的动态电源管理程序，所述动态电源管理程序被所述处理器运行时实现如下操作：
按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息；
根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率；
依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势；
依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数。
可选地，所述动态电源管理程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
根据所述CPU工作状态信息获取所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间；
根据所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间，计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率。
可选地，所述动态电源管理程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
获取预设时间段内计算得到的最新的连续多个预设的时间周期的CPU利用率；
根据多个CPU利用率判断系统负载的趋势是呈上升趋势还是下降趋势。
可选地，所述动态电源管理程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
若系统负载的趋势为下降趋势，则判断CPU工作频率档位是否为最低档位，若CPU工作频率档位为最低档位，则关闭当前除主CPU核外的其它CPU核；若CPU工作频率档位不为最低档位，则降低CPU工作频率一个档位；
若系统负载的趋势为上升趋势，则判断当前CPU工作频率档位是否为最高档位，若当前CPU工作频率档位是最高档位，则启动其他CPU核；若当前CPU工作频率档位不是最高档位，则相应提高CPU工作频率一个档位。
本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有动态电源管理程序，所述动态电源管理程序被处理器运行时实现如上所述的方法的步骤。
相比现有技术，本发明提出的一种动态电源管理方法、移动终端及存储介质，通过周期性的多次获取移动终端的CPU工作状态信息，计算出CPU即时利用率，根据CPU即时利用率判断系统负载趋势，依据趋势来调节CPU频率与CPU核数，从而在不影响用户体验的情况下有效减少了调频调核操作的发生次数，实现了对系统变频操作次数的有效控制。而且在预判出系统负载趋势后，通过提前调节CPU频率与CPU核数，可以提升系统的流畅性，提升用户体验。
附图说明
图1是本发明动态电源管理方法实施例的流程示意图；
图2是本发明实施例方案涉及的移动终端结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：通过周期性的多次获取移动终端的CPU工作状态信息，计算出CPU即时利用率，根据CPU即时利用率判断系统负载趋势，依据趋势来调节CPU频率与CPU核数，从而在不影响用户体验的情况下有效减少了调频调核操作的发生次数，实现了对系统变频操作次数的有效控制。而且在预判出系统负载趋势后，通过提前调节CPU频率与CPU核数，可以提升系统的流畅性，提升用户体验。
现有技术中，在默认情况下，Android的动态变频机制将运用Ondemand策略进行变频操作的决策。在实际测试中，由于任务产生的随机性，导致系统将频繁的进行变频操作。而变频操作的执行会带来额外的操作延时和功耗，所以应在不对用户体验产生很大影响的情况下要尽量减少变频操作的次数。在Ondemand策略中，可以通过增强变频条件，即提高CPU变频的阈值(默认80％)，或降低CPU负载的采样频率，来实现对系统变频操作次数的控制。
具体地，请参照图1，图1是本发明提出的动态电源管理方法较佳实施例的流程示意图。
如图1所示，本发明较佳实施例提出一种动态电源管理方法，包括：
步骤S101，按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息；
本发明实施例方案涉及移动终端的动态电源管理，主要通过周期性的多次获取CPU工作状态信息，计算出CPU即时利用率，判断系统负载趋势，依据趋势来调节CPU频率与CPU核数，从而在不影响用户体验的情况下有效减少调频调核操作的发生次数，且预判出系统负载趋势，提前调节CPU频率与CPU核数，可以提升系统的流畅性，提升用户体验。
具体地，首先，设定一个预设的时间周期，按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息。
其中，所述CPU工作状态信息可以包括CPU处于用户模式、系统模式、空闲模式的时钟周期数。
具体实现如下：
按照预设的时间周期获取一次CPU工作状态信息，并按照获取顺序依次记录为{D1,D2,D3...，Dn}。
在android平台中，linux内核层通过proc文件系统向用户层提供了CPU工作状态信息相关的统计数据，即“/proc/stat”文件节点，其中保存了自系统启动以后CPU处于用户模式、系统模式、空闲模式等的时钟周期数，其单位为jiffies。
如下表所示，依次为用户态时间Tuser、优先级高的进程执行时间Tnice、核心时间Tsystem、空闲时间Tidle、IO等待时间Tiowait、硬中断时间Thirq、软中断时间Tsirq。
cpu 42672 4351 18807 1295365 2429 24 1114
从而CPU工作状态信息Dx，其数据内容包括：{Tuserx，Tnicex,Tsystemx，Tidlex，Tiowaitx，Tirqx，Tsoftirqx}。
其中预设的时间周期可以包括：100ms、200ms以及300ms，本发明实时例中不做限定。
步骤S102，根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率；
“/proc/stat”中的数值都是从系统启动开始累计到当前时刻的积累值，所以需要将步骤S101中获取的数据进行比较运算，可以把这个计算结果看作是CPU的即时利用率。
具体实现如下：根据所述CPU工作状态信息获取所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间；
根据所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间，计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率。
如下实例计算数据D1与数据D2对应时间段的CPU即时利用率，计算方式如下：
CPU在D1到D2对应时间段总的使用时间Ttotal＝(Tuser2+Tnice2+Tsystem2+Tidle2+Tiowait2+Tirq2+Tsoftirq2)-(Tuser1+Tnice1+Tsystem1+Tidle1+Tiowait1+Tirq1+Tsoftirq1)；
CPU在D1到D2对应时间段空闲使用时间Tidle＝(Tidle2-Tidle1)；
CPU在D1到D2对应时间段的即时利用率C1＝1-Tidle/Ttotal。
按照如上方式即可计算出CPU即时利用率{C1,C2,C3...,Cn}。
步骤S103，依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势；
获取预设时间段内计算得到的最新的连续多个预设的时间周期的CPU利用率；根据多个CPU利用率判断系统负载的趋势是呈上升趋势还是下降趋势。
具体实现如下：
在一段时间内，如果CPU利用率越高，则说明系统越繁忙，负载越高；如果CPU利用率越高，则说明系统越空闲，负载越低。所以可以通过比对多个最新的CPU利用率数据来判断系统负载的趋势，这里所述的多个最新的CPU利用率数据不少于3个，少于3个会影响对趋势判断的准确率。
如下实例对比3次最新的CPU利用率{Cn-2,Cn-1,Cn}：
若满足：Cn-2>Cn-1>Cn，则说明CPU利用率呈下降趋势；
若满足：Cn-2<Cn-1<Cn，则说明CPU利用率呈上升趋势。
步骤S104，依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数。
若系统负载的趋势为下降趋势，则判断CPU工作频率档位是否为最低档位，若CPU工作频率档位为最低档位，则关闭当前除主CPU核外的其它CPU核；若CPU工作频率档位不为最低档位，则降低CPU工作频率一个档位；
若系统负载的趋势为上升趋势，则判断当前CPU工作频率档位是否为最高档位，若当前CPU工作频率档位是最高档位，则启动其他CPU核；若当前CPU工作频率档位不是最高档位，则可以相应提高CPU工作频率一个档位。
相比现有技术，本发明通过周期性的多次获取CPU工作状态信息，计算出CPU即时利用率，判断系统负载趋势，依据趋势来调节CPU频率与CPU核数，从而在不影响用户体验的情况下有效减少调频调核操作的发生次数；现有的动态电源调节策略都是后知后觉，只有发现负载上来了或者降下去了，才来做负载调节，需要一定的时间，从而会影响系统响应速度，而本发明预判出系统负载趋势，提前调节CPU频率与CPU核数，可以提升系统的流畅性，提升用户体验。
此外，本发明实施例还提出一种移动终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上的动态电源管理程序，所述动态电源管理程序被所述处理器运行时实现如下操作：
按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息；
根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率；
依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势；
依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数。
本发明主要通过周期性的多次获取CPU工作状态信息，计算出CPU即时利用率，判断系统负载趋势，依据趋势来调节CPU频率与CPU核数，从而在不影响用户体验的情况下有效减少调频调核操作的发生次数，且预判出系统负载趋势，提前调节CPU频率与CPU核数，可以提升系统的流畅性，提升用户体验。
具体地，本实施例移动终端可以为手机、平板电脑等。
具体地，如图2所示，本实施例移动终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图2中示出的移动终端结构并不构成对移动终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图2所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作装置、网络通信模块、用户接口模块以及动态电源管理程序。
在图2所示的移动终端中，网络接口1004主要用于连接网络服务器，与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户交互，接收用户输入的指令；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的动态电源管理程序，并执行以下操作：
按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息；
根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率；
依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势；
依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数。
进一步地，处理器1001还可以用于调用存储器1005中存储的动态电源管理程序，并执行以下操作：
根据所述CPU工作状态信息获取所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间；
根据所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间，计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率。
进一步地，处理器1001还可以用于调用存储器1005中存储的动态电源管理程序，并执行以下操作：
获取预设时间段内计算得到的最新的连续多个预设的时间周期的CPU利用率；
根据多个CPU利用率判断系统负载的趋势是呈上升趋势还是下降趋势。
进一步地，处理器1001还可以用于调用存储器1005中存储的动态电源管理程序，并执行以下操作：
若系统负载的趋势为下降趋势，则判断CPU工作频率档位是否为最低档位，若CPU工作频率档位为最低档位，则关闭当前除主CPU核外的其它CPU核；若CPU工作频率档位不为最低档位，则降低CPU工作频率一个档位；
若系统负载的趋势为上升趋势，则判断当前CPU工作频率档位是否为最高档位，若当前CPU工作频率档位是最高档位，则启动其他CPU核；若当前CPU工作频率档位不是最高档位，则相应提高CPU工作频率一个档位。
本发明主要通过周期性的多次获取CPU工作状态信息，计算出CPU即时利用率，判断系统负载趋势，依据趋势来调节CPU频率与CPU核数，从而在不影响用户体验的情况下有效减少调频调核操作的发生次数，且预判出系统负载趋势，提前调节CPU频率与CPU核数，可以提升系统的流畅性，提升用户体验。
此外，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有动态电源管理程序，所述动态电源管理程序被处理器运行时实现如下操作：
按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息；
根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率；
依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势；
依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数。
进一步地，所述动态电源管理程序被处理器运行时还实现如下操作：
根据所述CPU工作状态信息获取所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间；
根据所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间，计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率。
进一步地，所述动态电源管理程序被处理器运行时还实现如下操作：
获取预设时间段内计算得到的最新的连续多个预设的时间周期的CPU利用率；
根据多个CPU利用率判断系统负载的趋势是呈上升趋势还是下降趋势。
进一步地，所述动态电源管理程序被处理器运行时还实现如下操作：
若系统负载的趋势为下降趋势，则判断CPU工作频率档位是否为最低档位，若CPU工作频率档位为最低档位，则关闭当前除主CPU核外的其它CPU核；若CPU工作频率档位不为最低档位，则降低CPU工作频率一个档位；
若系统负载的趋势为上升趋势，则判断当前CPU工作频率档位是否为最高档位，若当前CPU工作频率档位是最高档位，则启动其他CPU核；若当前CPU工作频率档位不是最高档位，则相应提高CPU工作频率一个档位。
相比现有技术，本发明提出的一种动态电源管理方法、移动终端及存储介质，通过周期性的多次获取移动终端的CPU工作状态信息，计算出CPU即时利用率，根据CPU即时利用率判断系统负载趋势，依据趋势来调节CPU频率与CPU核数，从而在不影响用户体验的情况下有效减少了调频调核操作的发生次数，实现了对系统变频操作次数的有效控制。而且在预判出系统负载趋势后，通过提前调节CPU频率与CPU核数，可以提升系统的流畅性，提升用户体验。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种动态电源管理方法，其特征在于，包括：
按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息；
根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率；
依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势；
依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CPU工作状态信息包括CPU处于用户模式、系统模式、空闲模式的时钟周期数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率的步骤包括：
根据所述CPU工作状态信息获取所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间；
根据所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间，计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势的步骤包括：
获取预设时间段内计算得到的最新的连续多个预设的时间周期的CPU利用率；
根据多个CPU利用率判断系统负载的趋势是呈上升趋势还是下降趋势。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数的步骤包括：
若系统负载的趋势为下降趋势，则判断CPU工作频率档位是否为最低档位，若CPU工作频率档位为最低档位，则关闭当前除主CPU核外的其它CPU核；若CPU工作频率档位不为最低档位，则降低CPU工作频率一个档位；
若系统负载的趋势为上升趋势，则判断当前CPU工作频率档位是否为最高档位，若当前CPU工作频率档位是最高档位，则启动其他CPU核；若当前CPU工作频率档位不是最高档位，则相应提高CPU工作频率一个档位。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个CPU利用率包括：至少三个CPU利用率。
7.一种移动终端，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上的动态电源管理程序，所述动态电源管理程序被所述处理器运行时实现如下操作：
按照预设的时间周期获取移动终端的CPU工作状态信息；
根据所述CPU工作状态信息计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率；
依据所述CPU利用率判断系统负载的趋势；
依据所述系统负载的趋势调整CPU工作频率和CPU核数。
8.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于，所述动态电源管理程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
根据所述CPU工作状态信息获取所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间；
根据所述CPU在对应时间段总使用时间和空闲使用时间，计算CPU处于非空闲模式的时间占总时间的比值，得到CPU利用率。
9.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于，所述动态电源管理程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
若系统负载的趋势为下降趋势，则判断CPU工作频率档位是否为最低档位，若CPU工作频率档位为最低档位，则关闭当前除主CPU核外的其它CPU核；若CPU工作频率档位不为最低档位，则降低CPU工作频率一个档位；
若系统负载的趋势为上升趋势，则判断当前CPU工作频率档位是否为最高档位，若当前CPU工作频率档位是最高档位，则启动其他CPU核；若当前CPU工作频率档位不是最高档位，则相应提高CPU工作频率一个档位。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有动态电源管理程序，所述动态电源管理程序被处理器运行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法的步骤。
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