基于linux操作系统动态调频技术分析

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1、·····摘要摘要动态调频技术是计算机功耗领域研究的热点，也是计算机功能模块重要组成部分。动态调频技术在保证计算机处理能力的同时，有效降低了系统的功耗。本文以降低计算机系统功耗为出发点，通过CPUFreq模块，对Linux操作系统动态调频技术进行了研究。本文首先论述Linux操作系统动态调频技术的研究背景和意义，并对其国内外现状进行了研究。当前Linux操作系统下CPU功耗获取的方法，存在着计算复杂，操作繁琐和计算不精确等一系列问题，针对这些问题，在研究Linux操作系统电源管理机制的前提下，设计并实现

2、了一款新的CPU功耗获取软件。该软件通过获取CPU运行频率与时间片信息，依据功耗计算模型，在软件层面实现了Linux操作系统下某个时间段内CPU功耗的精确获取。相比于其他已知的CPU功耗获取方法，该软件不仅能够准确地获取任何时间段内的CPU功耗信息，而且操作简单，为低功耗研究提供了数据方面的支持。在Linux操作系统中，系统负载信息是CPU频率设置的唯一参数，而CPU的运行频率与计算机系统的功耗息息相关。为了更好地降低Linux操作系统的功耗，通过对影响Linux操作系统负载因素的研究，发现Linux操

3、作系统负载的影响因素主要有两个，即CPU利用率和系统可执行进程数。Linux操作系统自带的ondemand动态调频策略中，系统负载的变化有一个缓冲过程，一段时间之后才能达到系统的稳定负载。为了达到缩短系统负载过渡过程的目的，本文在对常见预测算法进行的研究分析的基础上，选择二元线性回归方程作为系统负载的预测算法，并将其应用到Linux操作系统下的CPUFreq模块中。该方法通过获取系统的CPU利用率和系统可执行进程数信息，以此作为二元线性回归方程的两个自变量，同时将系统的负载信息作为因变量。通过自变量对因

4、变量进行预测，可以及时、准确地获得系统的负载信息。相比于Linux操作系统自带的ondemand策略和康卿提出的单一自变量的AIBD预测算法，二元线性回归预测算法可以实现Linux系统负载的准确预测，同时可以及时设置系统的负载信息，省去系统负载到达稳定状态的过渡时间，在软件层次实现系统功耗的降低。基于二元线性回归预测算法的动态调频策略的意义在于能够及时准确地预测处理器在下一时刻的系统负载信息，并准确地设置CPU的运行频率，从而达到降低功耗的目的。该方法在保证处理器性能的同时，有效地降低了系统的功耗。关键

5、词：Linux操作系统，功耗获取，二元线性回归预测，电源管理I····西安电子科技大学硕士学位论文II····ABSTRACTABSTRACTDynamicFMtechnologyisahotareaofresearchincomputerpoweranditisalsoanimportantpartofthecomputermodules.Underthepremiseofguaranteedprocessingcapacity,dynamicFMtechnologyeffectivelyreduce

6、sthepowerconsumptionofthesystem.Inthisthesis,westudytheLinuxoperatingsystemdynamicFMtechnologyinordertoreducepowerconsumptionofthecomputersystem.Inthisthesis，wediscussthebackgroundandsignificanceoftheLinuxoperatingsystemdynamicFMtechnologyandstudythepres

7、entsituationathomeandabroad.Therearemanyproblemsintoday’smethodsoftheCPUpowerobtain,suchascomputationalcomplexity,complicatedoperationandinaccuratecalculation.BasedontheLinuxoperatingsystempowermanagementmechanismanalysis,wedesignandimplementanewCPUpower

8、acquisitionsoftwaretosolvetheproblemsofCPUpowertoobtain.ThissoftwareenablestoobtainaperiodoftimeCPUpowerconsumptionbyusingthepowerconsumptioncalculationmodel.ComparedtotheothermethodsofCPUpowerobtain,thissoftwarecannotonly