【摘 要】
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龙芯2K1000B是拥有自主知识产权的64位双核高性能嵌入式处理器,成功应用于多款智能终端产品和工业手持设备中。移动智能终端产品体积重量有限,电池容量有限,系统级功耗优化一直是终端产品设计的重要研究内容。为了降低2K1000B移动智能终端的系统功耗,论文选取该设备的主要工作场景,即视频硬件解码和待机场景,设计和实现了系统级功耗管理方法。首先,为了评估和分析系统级低功耗策略的运行效果,论文设计并实现
【基金项目】
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“国家科技重大专项——面向移动智能终端的CPU及移动智能操作系统基础软件研发”科研项目中“移动智能操作系统基础软件研发”子课题；
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龙芯2K1000B是拥有自主知识产权的64位双核高性能嵌入式处理器,成功应用于多款智能终端产品和工业手持设备中。移动智能终端产品体积重量有限,电池容量有限,系统级功耗优化一直是终端产品设计的重要研究内容。为了降低2K1000B移动智能终端的系统功耗,论文选取该设备的主要工作场景,即视频硬件解码和待机场景,设计和实现了系统级功耗管理方法。首先,为了评估和分析系统级低功耗策略的运行效果,论文设计并实现了基于处理器硬件性能事件的功耗评估模型,旨在不增加外接设备的情况下,较为准确地评估龙芯处理器的运行功耗,为系统级低功耗研究提供基本的数据参考。针对视频解码场景下的系统功耗优化,论文重点分析并优化了动态频率调整策略和CPU空闲机制。针对传统按需策略在2K1000B平台硬件视频解码场景中存在的频率不匹配问题,通过服务质量响应机制,根据不同格式和分辨率视频解码的性能需求,动态设置调频间隔和选频区间,降低系统解码能耗。通过在空闲进程中执行WAIT指令优化了CPU空闲机制,降低了处理器核的空闲功耗。针对系统待机时功耗优化,论文采用了动态核数调整策略和挂起到内存策略。根据系统负载情况,动态调整系统内处理器核心运行数量。在无任务运行时,利用挂起到内存策略,保存处理器运行状态并挂起大部分硬件外设,实现系统功耗的降低。论文基于龙芯2K1000B移动智能终端制定了相关的测试方案。经过功耗实测分析,论文设计的基于硬件性能事件的功耗模型在Unix Bench负载下,以处理器实测功耗为基准,平均相对误差为2.14%。论文设计的面向硬件视频解码的动态调频策略在多种分辨率H.264和MPEG2格式视频硬件解码负载场景下,相比默认按需策略能降低最高5.79%和平均3.05%的处理器能耗。综合来看,论文设计和适配的系统级低功耗策略,在硬件视频解码任务运行时,可以降低平均7.62%的处理器功耗和8.22%的板级功耗;在系统待机时,可以降低24.2%以上的处理器功耗和10.9%的板级功耗,挂起到内存策略的实现可以降低25.8%的处理器功耗和31.4%的板级功耗。
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