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移动设备云中基于代码迁移的节能方法研究

邵立文  
【摘要】:近年来,移动终端的电池能量密度的发展速度远远跟不上移动应用所需的计算能耗发展速度,移动终端能效问题日益突出。利用周围空闲移动终端分担计算任务,实现移动终端节能成为解决问题方法之一。现有研究方法忽视了CPU运行频率对任务迁移执行能耗的重大影响,在能耗效率方面还有较大潜力可挖掘。基于CPU频率和能耗特征,研究将终端上以高频运行的一组任务迁移到周围多个终端以低频方式运行,提出能够较大程度地节省终端能耗的代码迁移方法,具有重要的理论与实际意义。面向移动设备云环境的终端节能框架MilDip采用应用代码迁移方法有效降低终端电池能耗。MilDip首先通过软件测量方法确定CPU频率和能耗的非线性关系,即CPU频率越低,能耗越低,然后将高性能设备上的任务划分为多个并行子任务,将子任务迁移至附近处于低性能状态移动设备,从而既达到通过降低子任务的能耗减少任务整体能耗的目的,又通过任务的并行执行保证性能的目标。为了实现代码迁移过程能耗最优,将代码迁移问题抽象为混合整数非线性规划问题,并提出一个启发式的任务迁移和频率调节算法求解该问题的最优解。为了测试MilDip的性能,采用曼德博集合程序作为测试程序,并将原程序划分为多个子任务后迁移至不同CPU频率的附近移动设备。实验结果表明,相比不考虑CPU频率和能耗特性的代码迁移方法,MilDip在保证相同性能的条件下,可以多节约20~50%的能耗。


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