基于梯度优化的动态电源管理算法研究

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当今移动终端设备的发展使得电源管理问题成为了亟待解决的问题。主要有两种途径解决在有限的电池能量下延长产品的使用时间问题。首先,可以从低功耗的电路设计方面考虑。其次,就是从动态电源管理角度控制系统的运行模式,使其在空闲的状态下进入低功耗状态。设备状态的转换不但需要时间也需要消耗电能,过于频繁的关闭只会造成性能和电能的双重损失。所以,电源管理算法的好坏直接影响到系统的性能和耗电量。  以往的电源管理算法大多需要建立模型,依靠模型参数,计算量大,所需存储空间大。本文创新的地方是将基于单样本轨道的策略梯度算法应用到电源管理系统中。本文首先给出了计算机硬盘的仿真模型,即使用基于时间指数的半马氏过程来模仿计算机硬盘工作过程,并得到一条硬盘状态的样本轨道。然后,依靠一条系统的样本轨道就可以进行策略优化,在满足一定系统的性能同时,使耗电量达到最低。仿真实验取得了满意的优化结果。这种电源管理算法不但可以脱离模型省去繁杂的计算,而且可以进行在线优化。  另外,本文结合动态电源管理应用中最广泛的超时策略,提出了一种超时管理策略的在线调整算法,得到在不同性能要求的条件下,使能耗达到最低值的最优超时时间。同时,验证了损益平衡时间的指示性作用,即只有空闲时间大于损益平衡时间的时候,才会达到省电的目的。否则,只会因为频繁的切换而浪费了电能。
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