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引 言 電子系統可視為是種類(lèi)不同的元件集合，有些元件有著(zhù)固定的性能指標和耗能，這些元件被稱(chēng)為非電源管理元件；上反，有些元件可以在不同時(shí)間工作，并且有多種耗能狀態(tài)，相應地消耗著(zhù)不同的系統電能，這些元件稱(chēng)為可電源管理元件�？呻娫垂芾碓挠行褂贸蔀楣澥∠到y耗能，使整個(gè)系統在有限電能下長(cháng)時(shí)間工作的關(guān)鍵所在。 系統元件從一種耗能狀態(tài)到另一種耗能狀態(tài)往往需要一段時(shí)間，并且在這段時(shí)間內會(huì )消耗更多的額外能量。狀態(tài)的改變會(huì )影響系統的性能，所以設計者需要在系統節能和系統性能之間找到恰當的折衷切入點(diǎn)。本文介紹了動(dòng)態(tài)電源管理中的一些方法。這些方法將決定元件是否改變耗能狀態(tài)和何時(shí)改變。 1 動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù) “動(dòng)態(tài)電源管理”是動(dòng)態(tài)地分配系統資源，以最少的元件或元件最小工作量的低耗能狀態(tài)，來(lái)完成系統任務(wù)的一種降低功耗的設計方法。對于電源管理實(shí)施時(shí)間的判斷，要用到多種預測方法，根據歷史的工作量預測即將到來(lái)的工作量，決定是否轉換工作狀態(tài)和何時(shí)轉換。這就是動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)的核心所在——動(dòng)態(tài)電源管理方法。 動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)適用的基本前提是，系統元件在工作時(shí)間內有著(zhù)不相同的工作量。大多數的系統都具有此種情況。另一個(gè)前提是，可以在一定程度上確信能夠預知系統、元件的工作量的波動(dòng)性。這樣才有轉換耗能狀態(tài)的可能，并且在對工作量的觀(guān)察和預知的時(shí)間內，系統不可以消耗過(guò)多的能量。 2 電源管理 各個(gè)系統設備當接到請求時(shí)，設備忙；而沒(méi)有請求時(shí)，就進(jìn)入了空閑狀態(tài)。設置進(jìn)入空閑時(shí)，可以關(guān)閉設備，進(jìn)入低耗能的休眠狀態(tài)；當再次接到請求后，設備被喚起。這就是所謂的“電源管理”。然而，耗能狀態(tài)的改變是需要時(shí)間的，也就是關(guān)閉時(shí)延和喚起時(shí)延。喚起休眠狀態(tài)中的設備需要額外的能量開(kāi)銷(xiāo)，如圖1所示。如果沒(méi)有這項開(kāi)銷(xiāo)，也就用不著(zhù)電源管理技術(shù)了，完全可以只要設備空閑就關(guān)閉設備、這種時(shí)延和能量開(kāi)銷(xiāo)確定存在，所以必須考慮，只有當設備在休眠狀態(tài)所節省的能量至少可以抵得上狀態(tài)轉換耗能的情況時(shí)，才可以進(jìn)入休眠狀態(tài)。 
圖1 電源管理技術(shù)是一個(gè)預知性問(wèn)題。應尋求預知空閑時(shí)間是否足夠長(cháng)，以及于能否抵得上狀態(tài)轉換的耗能開(kāi)銷(xiāo)�？臻e時(shí)間過(guò)短時(shí)，采用電源管理的方案就得不償失了。所以事先估計出空閑時(shí)間的長(cháng)短是電源管理技術(shù)中的首要問(wèn)題。定義“恰當的停止時(shí)間段”（tBE）：能達到系統節能的最短空閑時(shí)間段。此時(shí)間與設備元件本身有關(guān)，與系統發(fā)出的請求無(wú)關(guān)。假設狀態(tài)轉換延時(shí)t0（包括關(guān)閉和喚起延時(shí)）耗能為E0；工作狀態(tài)功率Pw，休眠狀態(tài)功率Ps，可由以下式求出tBE。 Pw×tBE＝E0＋Ps×（tBE－T0） 等式左邊為“適合暫停時(shí)間段”內的耗能，也就是系統在這段用于節能的最短空閑時(shí)間內繼續工作所需能量；右邊是狀態(tài)轉換耗能和休眠時(shí)間內的系統耗能。tBE 換和這段休眠時(shí)間內的系統耗能。電源管理技術(shù)就是要預知將要發(fā)生的休眠時(shí)間是否能夠大于tBE，只有大于它，設備才有休眠的必要。 3 基于先驗預知的動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù) 對于大多數真實(shí)系統，即將輸入的信號是難以確定的。動(dòng)態(tài)電源管理的決策是基于對未來(lái)的不確定預知的基礎之上的。所有的基于預知的動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)的基本原理是探過(guò)去工作量的歷史和即將發(fā)生的工作量之間的相互關(guān)系，來(lái)對未來(lái)事件進(jìn)行可靠的預知。對于動(dòng)態(tài)電源管理，我們關(guān)心怎樣預知足夠長(cháng)的空閑時(shí)間進(jìn)入休眠狀態(tài)，表達如下： P＝｛tIDLE＞tBE｝ 我們稱(chēng)預知空閑時(shí)間比實(shí)際的空閑時(shí)間長(cháng)（短）為“預知過(guò)度”（“預知不足”）。預知過(guò)度增加了對性能的影響；預知不足雖對性能無(wú)影響卻造成了能量的浪費。要是能既無(wú)預知過(guò)度又無(wú)預知不足，那就是一個(gè)理想的預知。預知的質(zhì)量取決于對觀(guān)察樣本的選擇和對工作量的統計。 參考文獻 1. Benini L.Bogliolo A.De Micheli G A Survey of Design Techniques for System-Level Dynamic Power Management 2000 2. Lu Y.De Micheli G Comparing System Level Power Management Policies 2001(2) 3. MIGUEL ANGEL.SEBASTIAN GONZALEZ Low power designs techniques for embedded systems 2001 4. Karlin A.Manasse M.McGeoch L Competitive randomized algorithms for nonuniform problems 1994(6) 5. Srivastava M.Chan drakasan A.Brodersen R Predictive system shutdown and other architectural techniques for energy efficient programmable computation 1996 6. C.-H. Hwang.Wu A A predictive system shutdown method for energy saving of event-driven computation 1997 7. Krishnan P.Long P.Vitter J Adaptive disk spindown via optimal rent-to-buy in probabilistic environments 1995 8. Helmbold D.Long D.SherrodE Dynamic disk spin-down technique for mobile computing 1996 9. Douglis F.Krishnan F.Bershad B Adaptive disk spindown policies for mobile computers. in 2nd USENIX Symp 1995 作 者：解放軍信息工程大學(xué) 趙爾寧 邵高平 來(lái) 源：單片機與嵌入式系統應用2003（12） |
