面向移动平台用户体验和低功耗的大小核架构调度技术研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 移动设备的数量不断增长的同时，用户对移动设备性能的要求也越来越高。 智能手机是使用最广泛的移动设备。移动设备与传统的 PC 最大的区别就是其移动 性，不可能无时无刻连接着电源使用，而电池的容量又是十分有限的。如何在满 足最低使用要求的前提下延长移动设备的续航时间成为了行业和用户共同关注的 焦点。 异构多核移动平台被广泛应用于提高性能。而电池技术却迟迟没有取得显著 的发展，导致有限的电池容量限制了移动设备的能耗。因此异构多核移动平台的 性能和能耗形成冲突。国内外研究者们针对这个问题也提出了很多方案来解决两 者之间的平衡问题。 big.LITTLE 架构是 ARM 公司提出的一种节能的异构计算架 构。很多应用了 big.LITTLE 架构的移动设备，在做到一定程度上高效又节能。除 了性能和能耗，用户体验更是现代移动平台设计中尤为重要的关注点，这一点却 往往在平衡性能和能耗的解决方案中被忽略，以至于给移动用户带来糟糕的用户 体验。 本文在 big.LITTLE 处理器上基于原始全局任务调度提出了一种改进的全局任 务调度，称为用户重要性和低功耗全局任务调度 （UCEE-GTS ）。 在 UCEE-GTS 中，引入了以用户为中心的任务的概念以增强用户体验。应用的响应速度是用户 体验最简单和最直接的表现方式，与本文采用以用户为中心的任务的响应时间来 量化了用户体验。本文基于原始的全局任务调度进行了一些改进，例如以用户为 中心的任务的分区和非以用户为中心的任务。当一个任务处于交互状态或前台时 属于用户中心任务，否则属于非以用户为中心的任务。为了增强用户体验，通过 适当减少松弛时间，缩短了以用户为中心的任务的响应时间。对于交互式任务， UCEE-GTS 将它们分配给大核心，因为大核心具有更高的计算能力，因此交互式 任务可以缩短响应时间。此外，适当延长后台任务的最后期限，以获得最大的节 能效果。然后，提出一种算法来计算适当的频率，并将计算周期分配给每个任务。 我们的实验结果表明，与 GTS 和集群交换调度模型相比，UCEE-GTS 可以实现能 耗与性能之间的权衡，同时获得出色的用户体验。 关键词：异构多核移动平台；用户体验；低功耗；任务调度；big.LITTLE 架构 I 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 Abstract With the increasing number of mobile devices, users are increasingly demanding the performance of mobile devices. Smart phones are the most widely used mobile devices. The biggest difference between mobile devices and traditional PCs is their mobility. It is impossible to connect the power supply all the time, and the capacity of batteries is very limited. How to extend the lifetime of mobile devices under the premise of meeting the minimum usage requirements has become the focus of common concer