CPU-GPU協(xié)同的Andorid平臺(tái)游戲功耗管理研究.pdf

1、當(dāng)前移動(dòng)智能終端設(shè)備數(shù)量增長(zhǎng)迅猛，性能提升顯著，在滿足用戶需求的同時(shí)，凸顯了其固有的能耗與電池容量之間的矛盾。動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)(DVFS)是能夠有效解決這種矛盾的一種機(jī)制。但是傳統(tǒng)策略中，處理器負(fù)載評(píng)估依賴底層硬件反饋、CPU和GPU功耗管理模塊完全獨(dú)立，無(wú)法充分利用不同類型應(yīng)用的獨(dú)有特性進(jìn)一步提高移動(dòng)智能終端設(shè)備的能效。
　　本文關(guān)注Android智能手機(jī)處理器功耗管理和能效提升。以“上層應(yīng)用特性驅(qū)動(dòng)的底層處理器功耗管理”思想為

2、指引，選取Android移動(dòng)平臺(tái)游戲應(yīng)用為研究對(duì)象，探究游戲運(yùn)行時(shí)行為特性和CPU-GPU負(fù)載特性，指導(dǎo)CPU-GPU協(xié)同功耗管理方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，本文的主要工作包括:
　　1.構(gòu)建了針對(duì)Android平臺(tái)游戲應(yīng)用的功耗管理框架?？蚣鼙苊鈱?duì)PC平臺(tái)的過(guò)度借鑒，利用操作系統(tǒng)的應(yīng)用管理和資源分配功能，縱向聯(lián)通應(yīng)用層和底層處理器功耗管理模塊，使DVFS算法可以直接感知上層游戲計(jì)算需求變化;橫向聯(lián)通CPU和GPU相互獨(dú)立的功耗管

3、理模塊，使二者可以相互感知對(duì)方進(jìn)行協(xié)同管理。框架為基于游戲特性的CPU/GPU負(fù)載評(píng)估和CPU-GPU協(xié)同DVFS算法奠定基礎(chǔ)。
　　2.提出用戶交互感知的CPU負(fù)載評(píng)估方法和基于游戲幀復(fù)雜度的GPU負(fù)載評(píng)估方法。方法利用Android游戲運(yùn)行時(shí)的用戶交互特性，以用戶交互消息數(shù)評(píng)估CPU負(fù)載中的用戶交互部分;利用CPU-GPU之間的數(shù)據(jù)交互特性，在CPU處以游戲中頂點(diǎn)、紋理和命令數(shù)據(jù)提前評(píng)估GPU負(fù)載，解決了傳統(tǒng)基于硬件利用率反饋

4、方法延遲高和準(zhǔn)確度低的問(wèn)題。
　　3.設(shè)計(jì)了針對(duì)Android游戲的CPU-GPU協(xié)同DVFS算法。算法以保證用戶體驗(yàn)為導(dǎo)向，對(duì)游戲用戶體驗(yàn)、CPU-GPU負(fù)載構(gòu)建了變化感知的協(xié)同描述，為電壓頻率調(diào)控指明時(shí)機(jī)和方向;協(xié)同調(diào)頻邏輯基于游戲運(yùn)行時(shí)CPU-GPU之間功能上的生產(chǎn)者——消費(fèi)者協(xié)作關(guān)系設(shè)計(jì)，做到“協(xié)同”而非“同時(shí)獨(dú)立”的CPU-GPU功耗管理。
　　本文在ODROID-XU3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了上述工作。實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)中，本文以