基于Android嵌入式系统的低功耗优化

发布时间：2017-06-01 19:13

  本文关键词：基于Android嵌入式系统的低功耗优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在信息技术快速发展的今天,随着集成电路技术和移动互联网技术的快速发展,基于Android嵌入式系统多核处理器的手机已经越来越普及,成为人们日常生活中不可或缺的电子产品。然而,由于受到手机体积、重量和散热等因素的限制,Android智能手机的待机时间往往不能满足人们的需求。因此,优化基于Android嵌入式系统多核处理器智能手机的功耗,提高待机时间成为一个研究热点问题。本文主要通过优化Android嵌入式系统底层的多核处理器的功耗,来优化基于Android嵌入式系统智能手机的功耗。本文首先介绍了集成电路的发展与CMOS集成电路的功耗。由于移动嵌入式系统的多核处理器是由CMOS集成电路构成的,进而阐述了CMOS晶体管电路的静态功耗与动态功耗的理论。阐述了优化多核处理器功耗的三种关键技术,动态电压频率调整(Dynamic Voltage and Frequency Scaling, DVFS)技术、动态核数调整(Dynamic Core Scaling, DCS)技术和动态电源管理(Dynamic Power Management, DPM)技术,用以降低AAndroid智能手机系统功耗。DVFS技术主要是通过降低供电电压和工作频率来达到动态功耗的降低与优化。DCS技术主要是根据需要来调整多核处理器核的工作数目,确定核的工作数目后,再通过DPM技术优化核的功耗。DPM技术则主要是通过关闭核或进入休眠状态来优化系统的静态功耗,DCS技术和DPM技术经常一起使用。其次,对多核处理器的功耗进行了理论分析,通过分析多核处理器的功耗影响因素,建立了简单的三维空间离散点的模型。将复杂问题进行简化处理,通过简单理论推导,得到多核处理器低功耗优化基于的理论基础,从而利于进行功耗优化,指导进行功耗优化的方向。最后,本文提出了一种优化的、细粒度的调频算法,提出了一个实现基于Android嵌入式系统移动终端低功耗优化的流程图,并通过编写Android程序分别实现动态电压频率调整(Dynamic Voltage and Frequency Scaling, DVFS)技术、动态核数调整(Dynamic Core Scaling, DCS)技术和动态电源管理(Dynamic Power Management, DPM)技术。通过实验,联合运用三种功耗优化技术,达到优化基于Android嵌入式系统的功耗。通过实验与测量,将联合应用三种技术优化后的功耗和没有进行优化的功耗相比,优化后的系统功耗降低了8.59%,提高了智能手机的续航时间。
【关键词】：Android 嵌入式系统 低功耗优化 多核处理器 动态电压频率调整 动态核数调整 动态电源管理
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP316;TN929.53
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-20
• 1.1 Android智能手机及智能手机ARM架构的CPU处理器的发展11-15
• 1.2 Android嵌入式系统智能手机的多核处理器低功耗优化的必要性15-16
• 1.3 国内外研究现状16-18
• 1.4 论文的主要工作18
• 1.5 论文的组织结构18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 2 Android嵌入式系统的移动终端低功耗优化的原理与技术20-26
• 2.1 集成电路的发展与CMOS集成电路的功耗20-23
• 2.1.1 集成电路的发展20-21
• 2.1.2 CMOS集成电路的功耗21-23
• 2.2 移动终端功耗优化的三种关键技术23-25
• 2.2.1 DPM技术23
• 2.2.2 DVFS技术23-25
• 2.2.3 DCS技术25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 移动终端的低功耗优化的实现26-48
• 3.1 功耗的理论分析与功耗的三维空间模型26-28
• 3.1.1 多核处理器动态功耗与静态功耗26-27
• 3.1.2 多核处理器的三维空间模型27-28
• 3.2 低功耗优化基于的理论基础28-29
• 3.3 Linux内核的cpufreq(变频)策略29-35
• 3.3.1 管理策略29-30
• 3.3.2 Cpufreq在用户态接口作用30-31
• 3.3.3 软件架构31-35
• 3.4 细粒度的调频算法35-38
• 3.4.1 Linux系统默认的调频算法35-37
• 3.4.2 改进的细粒度的调频算法37-38
• 3.5 低功耗优化的实现方案38-46
• 3.5.1 Android智能手机运行过程的相关参数38-41
• 3.5.2 低功耗优化实现的流程41-42
• 3.5.3 低功耗优化实现技术的软件实现42-46
• 3.6 本章小结46-48
• 4 实验与测量48-57
• 4.1 硬件平台48
• 4.2 软件平台48-51
• 4.2.1 Android的系统架构与开发环境48-50
• 4.2.2 Android手机应用程序50-51
• 4.3 功耗测量51-55
• 4.3.1 功耗测量仪器51-53
• 4.3.2 功耗测量的方法53-55
• 4.4 实验与测量结果分析55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 结论57-59
• 5.1 本文工作与总结57-58
• 5.2 未来工作展望58-59
• 参考文献59-61
• 作者简历61-63
• 学位论文数据集63

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本文编号：413292