本文關(guān)鍵詞：移動設(shè)備能效與功耗優(yōu)化策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,以智能手機、平板電腦為代表的移動設(shè)備大量涌現(xiàn),傳統(tǒng)用戶經(jīng)歷了從電腦端到移動端的轉(zhuǎn)變。Android操作系統(tǒng)以其開放、免費、完整以及專門針對移動設(shè)備等特點受到用戶的青睞,在智能終端操作系統(tǒng)領(lǐng)域吸引了大量的用戶。許多用戶在享受著移動設(shè)備帶來無限樂趣的同時,也常常面臨著設(shè)備續(xù)航時間越來越短的尷尬局面。因此,如何降低當前移動智能設(shè)備的功耗,并提高其能源利用效率越來越受到開發(fā)者的關(guān)注。針對以上問題,本文在深入研究Android電源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,針對當前Android電源管理機制中存在的不足進行分析,同時設(shè)計相應(yīng)的優(yōu)化改進方案對設(shè)備進行節(jié)能優(yōu)化。首先,對Android電源管理系統(tǒng)中的喚醒鎖機制進行深入研究,通過對喚醒鎖機制從內(nèi)核層到用戶空間的實現(xiàn)原理與使用流程進行跟蹤,分析設(shè)備在屏幕關(guān)閉以后系統(tǒng)中靜默耗電現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,并在移動設(shè)備上進行了驗證。在此基礎(chǔ)上設(shè)計WLDealer對此問題進行處理。WLDealer運行在系統(tǒng)后臺,當設(shè)備屏幕關(guān)閉后通過對系統(tǒng)中存在的喚醒鎖信息進行獲取,并結(jié)合進程狀態(tài)對喚醒鎖使用異常情況進行判斷。在不需要用戶參與的情況下處理異常狀態(tài)的喚醒鎖,解決了Android系統(tǒng)中的靜默耗電現(xiàn)象。其次,分析Android平臺目前電源管理方式中存在的不足,設(shè)計并實現(xiàn)了電源管理優(yōu)化系統(tǒng)。通過對用戶真實情景數(shù)據(jù)以及功耗優(yōu)化策略等信息的采集,在智能平臺上利用C4.5算法對數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練和學(xué)習(xí),生成系統(tǒng)中各組件在不同情景下的功耗優(yōu)化模型,得到了比Naive Bayes算法更好的分類決策效果。并基于此模型對終端設(shè)備的各主要耗能模塊進行節(jié)能優(yōu)化。最后,對Android系統(tǒng)中的DVFS策略進行研究,分析其在CPU頻率調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的額外功耗消耗現(xiàn)象。針對此問題設(shè)計了DVFS優(yōu)化方案,通過對系統(tǒng)實時負載信息的獲取與分析,及時將CPU調(diào)整至兼顧性能與功耗的工作頻率,減少了處理器在傳統(tǒng)DVFS過程中出現(xiàn)的功耗浪費。通過在移動終端設(shè)備上進行測試,結(jié)果表明,WLDealer能有效處理系統(tǒng)中異常使用的喚醒鎖,解決了系統(tǒng)中的靜默耗電現(xiàn)象。設(shè)計的智能電源管理優(yōu)化系統(tǒng)在對系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化方面取得了良好的使用效果,在保證用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下使能源利用效率大大提高。在系統(tǒng)負載持續(xù)變化的過程中,改進后的DVFS達到了比傳統(tǒng)CPU變頻調(diào)整策略更好的節(jié)能優(yōu)化效果。
【關(guān)鍵詞】：Android 喚醒鎖 WLDealer DVFS策略 功耗優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP316;TN86
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景與研究意義10-11
• 1.2 移動設(shè)備低功耗研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 硬件層面低功耗技術(shù)11-12
• 1.2.2 軟件層面低功耗研究12-14
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及主要工作14-15
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 相關(guān)技術(shù)概述16-30
• 2.1 Android平臺介紹16-19
• 2.1.1 Android操作系統(tǒng)概述16-18
• 2.1.2 應(yīng)用程序組件18-19
• 2.2 Android與Linux聯(lián)系19-21
• 2.2.1 IPC機制19-20
• 2.2.2 安全機制20-21
• 2.3 Linux電源管理系統(tǒng)介紹21-24
• 2.3.1 Linux描述的系統(tǒng)狀態(tài)21-22
• 2.3.2 Linux中系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換機制22-24
• 2.4 Android平臺電源管理系統(tǒng)24-29
• 2.4.1 Android改進的電源管理系統(tǒng)24-26
• 2.4.2 Android電源管理機制實現(xiàn)流程26-28
• 2.4.3 Android系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化分析28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 Android喚醒鎖機制分析與研究30-45
• 3.1 喚醒鎖機制30-33
• 3.1.1 喚醒鎖簡介30-32
• 3.1.2 喚醒鎖機制調(diào)用流程32-33
• 3.2 喚醒鎖機制深入剖析33-35
• 3.2.1 喚醒鎖使用漏洞34-35
• 3.2.2 常規(guī)解決方案35
• 3.3 WLDealer設(shè)計35-40
• 3.3.1 WLDealer系統(tǒng)構(gòu)架35-36
• 3.3.2 WLDealer模塊設(shè)計36-40
• 3.4 WLDealer性能測試40-44
• 3.4.1 喚醒鎖狀態(tài)檢測41-42
• 3.4.2 功耗優(yōu)化測試42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 Android平臺智能電源管理系統(tǒng)設(shè)計45-60
• 4.1 情景感知技術(shù)基礎(chǔ)理論45-49
• 4.1.1 情景信息與分類45-46
• 4.1.2 情景感知技術(shù)與應(yīng)用46-49
• 4.2 智能電源管理系統(tǒng)設(shè)計49-58
• 4.2.1 情景數(shù)據(jù)獲取50-52
• 4.2.2 數(shù)據(jù)處理52-53
• 4.2.3 功耗優(yōu)化決策53-56
• 4.2.4 推理與模塊控制56-58
• 4.3 有效性測試58-59
• 4.3.1 決策模型評估58-59
• 4.3.2 節(jié)能優(yōu)化效果評估59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 DVFS優(yōu)化策略及實現(xiàn)60-72
• 5.1 電源管理技術(shù)60-64
• 5.1.1 DPM策略60-62
• 5.1.2 DVFS介紹62-64
• 5.2 DVFS優(yōu)化設(shè)計64-69
• 5.2.1 系統(tǒng)負載獲取64-66
• 5.2.2 頻率估計66-67
• 5.2.3 DVFS優(yōu)化實現(xiàn)67-69
• 5.3 性能測試69-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第6章 總結(jié)與展望72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-79
• 附錄79

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本文編號：317140