[发明专利]一种矫正功率传感器数据的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及嵌入式软件功耗测量技术领域，尤其是涉及一种矫正功率传感器数据的方法。

背景技术

在提倡“节能减排”的当今世界，用电设备尤其是占比重较大的科学计算设备的能耗问题成为一个不可忽视的问题，越来越受到软硬件开发商、科研机构和政府的重视。

在工业界有一句名言“如果你不能度量它，那么你就不能改进它”，这句话蕴含了度量是后续工作的基础。在能耗的度量上主要有直接的方式和间接的方式。间接的方式是利用能耗模型、利用与硬件性能计数器或硬件事件和能耗之间的关联模型进行估测软件运行的能耗。间接方式方便了用户获得功率或能耗数据，但这些数据通常误差较大且在硬件环境改变的情况下模型中的参数就必须重新进行训练。软件能耗测量最直接的方式是使用功率测量仪器，但它在能耗测量上存在和设备连接困难的缺点。目前，利用内置传感器进行功率采集测量已经成为一种趋势，如NVIDIA的Tesla系列显卡。内置传感器测量方式带来了很大的方便，同时也引起了诸如功率迟滞、程序能耗受其启动时间影响等问题。

2010年，Hong S等人基于部件访问率提出了一种功率模型，用来估测部件的功率和整个程序的功率消耗。2012年，刘啸滨等人通过估算指令能耗提出了入式软件能耗计算方法和操作系统内核能耗估算模型。2013年，Song S等人基于神经网络的训练结果提出了GPU的功耗模型。2014年，Burtscher M通过引入一个经验参数进行解决，但它不具有通用性。为此本发明提出了一种无需经验参数的基于逼近函数的数据采集矫正方法，通过实验验证该方法能够很好地解决此类问题。

发明内容

本发明旨在提出一种矫正功率传感器数据的方法。

本发明解决其技术难题所采用技术方案的步骤如下：

1)通过采集一定数量软件的功耗数据，得到功率传感器数据趋于真实数据时的时间，该时间用t_p表示；

2)软件刚开始运行时，由于软件运行时间小于t_p，测得的数据是趋向性数据，所以利用采集到的数据拟合成函数然后再求得来表示真实功率数据；因此运行时间小于t_p时的程序的功率数据使用如下公式进行矫正：

3)在软件运行时间大于t_p以后，传感器采集的数据逐渐逼近真实数据，此时采用以误差方向为判断标准的逼近函数进行数据矫正；因此运行时间大于t_p时的程序的功率数据使用如下公式进行矫正：

其中，在步骤3)的公式中，用来表示当前误差方向，t_p是功率传感器数据趋于真实数据时的时间，表示真实功率数据，P_real(t_i)表示t_i时刻矫正后的功率数据，P_meas(t)表示传感器在t时刻所采集的功率数据，表示根据传感器测得的数据拟合形成的函数，Δt为下次有效采样间隔时间，表示在当前误差向K的情况下传感器所采集到的功率数据，它的取值为未矫正过的数据，t_i的取值为程序开始时间t_start和结束时间t_end之间的值；

4)获得程序运行时的真实数据之后，将上述矫正后的数据在程序运行的时间内进行积分得到程序的真实能耗数据：

其中，E表示软件能耗，三元组下标(t_start,t_end,Sw)分别表示程序开始时间、程序结束时间、运行的软件，上标Actual表示设备实际消耗能耗情况。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

5)精确性：本发明使用一种矫正功率传感器数据的方法，相比精确性较高的Burtscher M通过引入一个经验参数进行解决得出的结果具有很大的相似性，最大误差不超过1％；

6)通用性：本发明提出了一种无需经验参数的基于逼近函数的数据采集矫正方法，对于在不同的硬件环境情况下都适用，解决了传感器测量程序能耗时所存在的功率迟滞、程序能耗受其启动时间影响的问题。

附图说明

图1 N＝700000采集功率曲线图和矫正后的功率曲线图

图2启动间隔时间为1.1s N＝350000的两个相同程序的功率曲线和矫正后的功率曲线图

图3 N＝700000在K20m(a)上的采集功率曲线图和矫正后的功率曲线图