基于系统时空行为特征的内存功耗优化研究
发布时间：2020-12-08 03:06
随着半导体工艺的进步,电路芯片集成度不断提高,功耗问题已经制约了整个系统的发展。功耗过高会导致芯片局部温度过热,对系统性能、成本、可靠性以及寿命都带来了挑战。内存作为整个系统的瓶颈,其大带宽、大容量的需求日益增加,内存功耗问题已成为近年来学术界与工业界的热点问题之一。本文以平衡系统性能、功耗、公平性等参数为目标,跨越计算机系统多个层次,对系统行为分析、内存管理系统、线程调度等关键问题进行研究,为内存功耗控制提供了切实有效的解决方案。本文主要研究内容如下：1.基于系统时空行为的内存管理系统内存系统已经支持功耗状态控制,而状态控制的前提是系统存在空闲内存模块以便进入低功耗状态。由于内存管理系统负责内存资源的分配与回收,因此功耗状态控制的关键将在于内存管理系统如何管理数据在物理内存上的分布,为此,我们首先分析了不同内存地址映射机制对数据分布以及内存功耗的影响,进而针对性地引入了功耗敏感的内存管理系统。其次,从任务的角度刻画系统访存行为,进而指导内存管理系统动态调整分配与释放策略以迎合任务生命周期中不同阶段的资源需求。2.行为指导的任务分组方法仅考虑任务自身的资源需求而忽略应用场景的限制,很难...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
插图目录
表格目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 功耗研究现状
1.1.2 内存功耗研究
1.2 论文的主要研究工作
1.2.1 研究目标
1.2.2 研究内容
1.3 论文的组织结构
第2章 内存功耗相关研究工作
2.1 引言
2.1.1 基本术语
2.1.2 地址映射机制
2.1.3 内存相关功耗控制技术
2.1.4 Linux内存管理系统
2.2 相关工作
2.3 研究路线
2.4 本章小结
第3章 功耗敏感的内存管理系统
3.1 引言
3.2 内存地址映射机制与内存状态控制策略
3.2.1 地址映射机制分类
3.2.2 映射机制对内存功耗状态控制的影响
3.3 基于HMCM的内存功耗优化机制
3.4 基于LMCM的内存功耗优化机制
3.4.1 内存区硬件划分模块MASM
3.4.2 功耗感知的内存分配器PAMA
3.5 实验数据及分析
3.5.1 针对HMCM机制的功耗优化
3.5.2 针对LMCM机制的功耗优化
3.5.3 其他因素的影响
3.6 本章小结
第4章 基于线程行为的内存管理系统
4.1 引言
4.2 线程访存行为分析
4.2.1 操作序列的到达分布
4.2.2 动态资源需求的三阶段特性
4.3 基于线程行为的内存管理框架
4.3.1 基于MMBTB框架的内存分配效率优化机制
4.3.2 基于MMBTB框架的PASR机制
4.4 本章小结
第5章 应用程序感知的Android组调度器
5.1 引言
5.2 Android系统行为
5.2.1 高度共享内存地址空间
5.2.2 高度交织执行
5.2.3 单窗口特征
5.3 应用程序感知的组调度
5.3.1 查找线程组
5.3.2 查找下一个运行线程
5.4 实验数据及分析
5.4.1 性能收益
5.4.2 AGS的公平性
5.5 本章小结
第6章 基于功能事件的DVFS功耗控制
6.1 引言
6.1.1 功能事件的定义
6.2 基于系统调用的功能事件
6.2.1 以系统调用作为功能事件的载体
6.2.2 基于系统调用的功耗管理
6.3 基于消息机制的功能事件
6.3.1 Android消息处理机制
6.3.2 以消息为载体的功能事件
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 本文的主要工作
7.1.1 研究方法
7.1.2 研究成果
7.2 本文的主要贡献
7.3 工作展望
7.3.1 针对游戏场景的功耗优化
7.3.2 针对wifi场景的功耗优化
7.3.3 功耗模型与用户行为挖掘
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢
本文编号：2904344
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
插图目录
表格目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 功耗研究现状
1.1.2 内存功耗研究
1.2 论文的主要研究工作
1.2.1 研究目标
1.2.2 研究内容
1.3 论文的组织结构
第2章 内存功耗相关研究工作
2.1 引言
2.1.1 基本术语
2.1.2 地址映射机制
2.1.3 内存相关功耗控制技术
2.1.4 Linux内存管理系统
2.2 相关工作
2.3 研究路线
2.4 本章小结
第3章 功耗敏感的内存管理系统
3.1 引言
3.2 内存地址映射机制与内存状态控制策略
3.2.1 地址映射机制分类
3.2.2 映射机制对内存功耗状态控制的影响
3.3 基于HMCM的内存功耗优化机制
3.4 基于LMCM的内存功耗优化机制
3.4.1 内存区硬件划分模块MASM
3.4.2 功耗感知的内存分配器PAMA
3.5 实验数据及分析
3.5.1 针对HMCM机制的功耗优化
3.5.2 针对LMCM机制的功耗优化
3.5.3 其他因素的影响
3.6 本章小结
第4章 基于线程行为的内存管理系统
4.1 引言
4.2 线程访存行为分析
4.2.1 操作序列的到达分布
4.2.2 动态资源需求的三阶段特性
4.3 基于线程行为的内存管理框架
4.3.1 基于MMBTB框架的内存分配效率优化机制
4.3.2 基于MMBTB框架的PASR机制
4.4 本章小结
第5章 应用程序感知的Android组调度器
5.1 引言
5.2 Android系统行为
5.2.1 高度共享内存地址空间
5.2.2 高度交织执行
5.2.3 单窗口特征
5.3 应用程序感知的组调度
5.3.1 查找线程组
5.3.2 查找下一个运行线程
5.4 实验数据及分析
5.4.1 性能收益
5.4.2 AGS的公平性
5.5 本章小结
第6章 基于功能事件的DVFS功耗控制
6.1 引言
6.1.1 功能事件的定义
6.2 基于系统调用的功能事件
6.2.1 以系统调用作为功能事件的载体
6.2.2 基于系统调用的功耗管理
6.3 基于消息机制的功能事件
6.3.1 Android消息处理机制
6.3.2 以消息为载体的功能事件
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 本文的主要工作
7.1.1 研究方法
7.1.2 研究成果
7.2 本文的主要贡献
7.3 工作展望
7.3.1 针对游戏场景的功耗优化
7.3.2 针对wifi场景的功耗优化
7.3.3 功耗模型与用户行为挖掘
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢
本文编号：2904344
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/2904344.html
