一种基于模糊控制的动态电压调节设计方法
【专利摘要】本发明提供一种基于模糊控制的动态电压调节设计方法，利用模糊逻辑在处理具有不确定信息时的特点来实现维持用户满意度的同时尽可能多的降低频率和电压，从而控制功耗，要实现以用户的满意度为指标来优化系统，包括以下两个问题：用户满意度的测量，电压调节方法，其中：对于用户满意度测量的问题，是基于系统视频输出动态测量用户可感知的性能来实现和比较用户的满意度，通过基于用户满意度的电压调节算法设计，在一定样本的用户体验实践并统计系统功耗。在人机交互环境下选取OpenOffice?Word应用程序进行文字处理。实践验证可随机在各类人群中选取200人作为调查对象，分别让他们在没有电压调节时以及本设计的DVFSBFL算法实现下对比测试者对Word应用程序的满意度和功耗情况，对比参照系统进统计分析，最后可以将得到本发明的动态电压调节优势。
【专利说明】一种基于模糊控制的动态电压调节设计方法【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机应用【技术领域】，具体地说是一种基于模糊控制的动态电压调节设计方法。
【背景技术】
[0002]计算机系统的功耗问题是计算机技术进一步发展亟待解决的问题之一。功耗的急剧增加提高了芯片的封装和制冷成本。高温环境下执行增加了芯片的失效率，导致计算机系统的稳定性下降。现在有很多技术研究降低系统的功耗，但大多是基于性能指标考量(例如系统吞吐率等)。但机器性能的最终评价还是它能否满足用户的需要，即提高用户的满意度是计算机系统设计的根本目的。由于人的认识具有模糊性，目前已有的电压调节算法没有考虑到人的意识模糊性的因素，因此在一定程度上没有以用户的认可作为对功耗管理算法的评价。
[0003]1968年，扎德(Zadeh)在他著名的论文中，首次提出了模糊集理论。作为模糊理论的一部分，模糊逻辑现在已成为信息处理中强大的技术。自80年代以来，模糊理论的研究和应用一直是学者们研讨的热点之一。模糊逻辑的关键特征之一是它在处理不确定的特征时具有很人的思维相符和的特点。因此，模糊逻辑在包括控制系统、模式识别、信号处理和数据分类等等许多方面得到了广泛的应用。
[0004]本文提出的DVFSBFL电压调节算法就是利用模糊逻辑在处理具有不确定信息时的特点来实现维持用户满意度的同时尽可能多的降低频率和电压，从而控制功耗。
[0005]传统的计算机设计方法建立在对问题的精确建模的基础上，但在实际系统中，大量的问题具有非线性、时变、大延迟等特点，很难有精确的数学模型，如基于用户满意度对计算机系统工作频率进行调节从而达到降低功耗的问题。针对该问题，本文提出了基于模糊控制理论构建动态电压调节的DVFSBFL技术(Dynamic Voltage and Frequency ScalingBased on Fuzzy Logic)思想及实现方法,通过用户使用经验建立模糊规则并通过模糊推理生成具体的电压调节控制策略，从而在保持不降低平均用户满意度的前提下尽可能降低功耗。实验结果表明，与无电压调节和传统DVFS (Dynamic Voltage and FrequencyScaling)方法相比，本文提出的DVFSBFL方法能够在保持用户平均满意度基础上分别降低约17%和11%的系统功耗。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种基于模糊控制的动态电压调节设计方法。
[0007]本发明的目的是按以下方式实现的，利用模糊逻辑在处理具有不确定信息时的特点来实现维持用户满意度的同时尽可能多的降低频率和电压，从而控制功耗，要实现以用户的满意度为指标来优化系统，包括以下两个问题:用户满意度的测量，电压调节方法，其中:对于用户满意度测量的问题，是基于系统视频输出动态测量用户可感知的性能来实现和比较用户的满意度；[0008]设计步骤如下:
[0009]期望性能是指在最大电压时视频输出所反映的用户可感测的性能，期望性能与系统返回的当前用户可观测性能进行比较所得的差值就体现了满意度，将满意度映射到量化区间，再根据预先定义的隶属度函数将输入模糊化，将模糊后的输入通过电压控制规则得到模糊输出，再将模糊输出精确化，最后得到电压调整值，其中:
[0010]I)模糊决策通过满意度偏差E和设计的控制矩阵R求出电压调整值，给定一个满意度的测量值，根据输入输出变量的隶属度函数曲线查询得到输入A = (0,0,0,0,1,0.5,0)，向量的每一个元素都对应了相应的当前输入对应模糊集合的隶属度，则输出模糊变量
用以下公式表示:
[0011]
【权利要求】
1.一种基于模糊控制的动态电压调节设计方法，其特征在于利用模糊逻辑在处理具有不确定信息时的特点来实现维持用户满意度的同时尽可能多的降低频率和电压，从而控制功耗，要实现以用户的满意度为指标来优化系统，包括以下两个个问题:用户满意度的测量，电压调节方法，其中:对于用户满意度测量的问题，是基于系统视频输出动态测量用户可感知的性能来实现和比较用户的满意度；设计步骤如下: 期望性能是指在最大电压时视频输出所反映的用户可感测的性能，期望性能与系统返回的当前用户可观测性能进行比较所得的差值就体现了满意度，将满意度映射到量化区间，再根据预先定义的隶属度函数将输入模糊化，将模糊后的输入通过电压控制规则得到模糊输出，再将模糊输出精确化，最后得到电压调整值，其中: 1)模糊决策通过满意度偏差E和设计的控制矩阵R求出电压调整值，给定一个满意度的测量值，根据输入输出变量的隶属度函数曲线查询得到输入A= (0，0，0，0，1，0.5，0)，向量的每一个元素都对应了相应的当前输入对应模糊集合的隶属度，则输出模糊变量用以下公式表示:
【文档编号】G05B13/04GK103592983SQ201310552663
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】张峰, 陈继承 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司