专利名称：一种调节中央处理器主频的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种有利于节能的调节中央处理 器主频的方法及装置。
背景技术：
伴随着计算机和网络技术的快速发展，服务器得到了广泛的运用，例如
Web (环球信息网World Wide Web，简称为Web )服务器、FTP ( File Transfer Protocol,文件传输协议)服务器、邮件服务器、防病毒服务器等。服务器在 当代的信息社会中扮演着重要角色，为了提升服务器的运算和处理能力，CPU (Central Processing Unit,中央处理器)的主频(时钟频率，单位是MHz或 GHz )设计越来越高，例如Intel Xeon X5570的主频达到2.93GHz。虽然各CPU 生产商在提升处理器性能的同时尽可能地降低功耗，但是CPU的功耗依然很 大，例如Intel Xeon X5570的功耗达到95W。因此，对服务器节能方法的研究 具有重要意义。
目前已有的服务器节能方法多是针对交直流供电方式、系统散热设计、硬 盘节能方案设计的研究，在CPU节能方法中多是采用选择低功耗处理器的简 单方法，这样做虽然降低了 CPU的功耗，但同时降低了 CPU的主频，牺牲了 服务器CPU的运算和处理能力。例如，7>开号为CN101251760和CN101340298 的中国专利就公开了这样的服务器节能方法。事实上，在服务器的很多应用领 域，例如数据服务器、FTP服务器、邮件服务器等应用领域中，服务器的业务 处理量每日或每周会呈现规律性地变化，例如日间用户对邮件服务器的访问量 要大些，而夜间小很多。相应地，服务器CPU的利用率在夜间要比日间小很
4多，这种情况下，高的CPU主频没有得到充分的利用，反而带来了高的功率 消耗，造成能源的浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种既具有节能效果，又满足中央处理器
使用性能的调节中央处理器主频的方法及装置，用以解决现有技术中要么CPU 一直处于高主频状态浪费能源，要么通过牺牲CPU性能来节能的问题。
为解决上述技术问题， 一方面，本发明提供一种调节中央处理器主频的方
法，所述方法包括以下步骤
获取中央处理器在设定时间段内的平均利用率；
根据所述平均利用率，以及预先设定的第 一 利用率阈值和第二利用率阔 值，调节所述中央处理器的主频。
进一步，调节所述中央处理器的主频，具体步骤如下当所述平均利用率 小于所述第 一利用率阈值时，降低所述中央处理器的主频。
进一步，调节所述中央处理器的主频，具体步骤如下当所述平均利用率
大于等于所述第一利用率阈值，且小于等于所述第二利用率阈值时，保持所述 中央处理器的主频不变。
进一步，调节所述中央处理器的主频，具体步骤如下当所述平均利用率 大于所述第二利用率阁值时，升高所述中央处理器的主频。
进一步，调节所述中央处理器的主频是指调节所述中央处理器的外频和/
或倍频。
另一方面，本发明还提供一种调节中央处理器主频的装置，所述装置包括 平均利用率获取单元，用于获取中央处理器在设定时间革殳内的平均利用率；主 频调节单元，用于根据所述平均利用率，以及预先设定的第一利用率阈值和第
二利用率阈值，调节所述中央处理器的主频。
进一步，所述装置还包括平均利用率判断单元，用于判断所述平均利用率分别与所述第 一利用率阈值、第二利用率阈值之间的大小关系。
进一步，所述主频调节单元还包括主频降低子单元，用于当所述平均利 用率判断单元判定所述平均利用率小于所述第一利用率阈值时，降低所述中央 处理器的主频。
进一步，所述主频调节单元还包括主频保持子单元，用于当所述平均利 用率判断单元判定所述平均利用率大于等于所述第一利用率阈值，且小于等于
所述第二利用率阈值时，保持所述中央处理器的主频不变。
进一步，所述主频调节单元还包括主频升高子单元，用于当所述平均利 用率判断单元判定所述平均利用率大于所述第二利用率阈值时，升高所述中央
处理器的主频。
本发明有益效果如下通过不断监测CPU，实时获取CPU的平均利用率， 根据实时的CPU平均利用率，来自适应调节CPU的主频，保证CPU在平均 利用率较高的时候具有高主频，满足CPU的使用性能；同时，保证CPU在平 均利用率较低的时候具有低主频，达到节能的效果。
图1是本发明实施例1一种调节中央处理器主频的方法的流程图； 图2是本发明实施例2 —种调节中央处理器主频的方法的流程图； 图3是本发明实施例3 —种调节中央处理器主频的装置的结构示意图； 图4是本发明实施例4一种调节中央处理器主频的装置的结构示意图； 图5是本发明实施例5—种能够调节中央处理器主频的服务器架构的结构 示意图。
具体实施例方式
为了解决现有技术中要么CPU —直处于高主频状态浪费能源，要么通过 牺牲CPU性能来节能的问题，本发明提供了一种调节中央处理器主频的方法及装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
图l是本发明实施例1 一种调节中央处理器主频的方法的流程图。如图1
所示，本实施例调节中央处理器主频的方法包括以下步骤
S101,首先获取中央处理器在设定时间段内的平均利用率。本实施例的中 央处理器是指安装在计算机、个人电脑或服务器等数据处理装置上的CPU。设 定时间段是一个动态变化的时间区间；首先，预先设置设定时间段的时间长度 和刷新频率；随着CPU工作的进行，按照刷新频率更新设定时间段。例如 设置设定时间段的时间长度为30秒，刷新频率为每秒刷新一次。则第一个设 定时间段为第1秒到第30秒的时间区间；1秒后，更新设定时间段，将第2 秒到第31秒的时间区间作为第二个设定时间段，依次类推。CPU的平均利用 率可以通过以下方法获得首先，采集在该设定时间段内每个时刻CPU的利 用率，然后求和，所得和值除以该设定时间段的采样点数即可得到CPU的平 均利用率。CPU的利用率可以通过在一个采样间隔上积累CPU空闲时间来确 定处理器不活动的时间百分比，以确定CPU的利用率。
S102，根据步骤S101所获取的平均利用率，结合预先设定的第一利用率 阈值和第二利用率阈值，调节CPU的主频。具体调节的办法是，当平均利用 率低于第一利用 率阈值时，降低CPU的主频；当平均利用率高于第二利用率 阈值时，升高CPU的主频；当平均利用率介于两者之间时，保持CPU的主频 不变。
图2是本发明实施例2—种调节中央处理器主频的方法的流程图。如图2 所示，本实施例调节中央处理器主频的方法包括以下步骤
S201，更新设定时间段。本实施例需要预先设置设定时间段，即预先设置 设定时间段的时间长度和刷新频率。随着CPU的运行，每经过一个固定时间， 都会获得一个设定时间段，即在每个刷新频率内，获取相应的设定时间段。换 句话说，本实施例的设定时间段是一个动态变化的时间区间。因此，首先需要确定当前对应的设定时间段。
S202，获取CPU在该设定时间段内的平均利用率。平均利用率的获取通 过以下方法首先，获取CPU在该设定时间段内每个时刻的利用率，然后求 和，所得和值再除以该设定时间段的采样点数，即可得到CPU在该设定时间 段内的平均利用率。通过求平均利用率值，可以更真实地反映CPU在设定时 间段内的使用情况。
S203，判断CPU在该设定时间段内的平均利用率是否小于第一利用率阁 值。如果是，则转步骤S204;如果否，则转步骤S205。本实施例的第一利用 率阈值在系统开机运行后即设置完毕。
S204， CPU在该设定时间段内的平均利用率小于第一利用率阈值，说明 CPU目前处于相对空闲的状态，处理的任务较少，所以，主频相对较低的CPU 即可满足使用性能。由于CPU的主频满足以下公式主频=外频><倍频，因此， 通过降低CPU的外频和/或倍频，即可降低CPU的主频。在降低CPU的主频 之后，返回步骤S201，更新设定时间段，获取下一个设定时间段内CPU的平 均利用率。
S205，当CPU在该设定时间段内的平均利用率大于等于第一利用率阁值 时，还需要判断CPU在该设定时间段内的平均利用率是否大于第二利用率阈 值。如果是，则转步骤S206;如果否，则转步骤S207。本实施例的第二利用 率阈值也是在系统开机运行后设置完毕。
5206, CPU在该设定时间段内的平均利用率大于第二利用率阈值，说明 CPU目前处于相对繁忙的状态，处理的任务较多，所以，需要较高主频的CPU 才能满足使用性能。因此，通过升高CPU的外频和/或倍频，来升高CPU的主 频。在CPU的主频升高之后，返回步骤S201，更新设定时间段，获取下一个 设定时间段内CPU的平均利用率。
5207, 当CPU在该设定时间段内的平均利用率介于第一、二利用率阈值 之间时，保持当前CPU主频不变。此步骤的目的是为了避免一段时间内造成CPU主频的反复调整。在CPU的主频保持不变之后，返回步骤S201,更新设 定时间段，获取下一个设定时间段内CPU的平均利用率。
图3是本发明实施例3—种调节中央处理器主频的装置的结构示意图，如 图3所示，该装置包括
平均利用率获取单元301，用于获取中央处理器在设定时间段内的平均利 用率；
主频调节单元302,用于根据所述平均利用率获取单元301获取的平均利 用率，以及结合预先设定的第一利用率阈值和第二利用率阈值，调节所述中央 处理器的主频。
图4是本发明实施例4一种调节中央处理器主频的装置的结构示意图，如 图4所示，该装置包括
平均利用率获取单元401，用于获取中央处理器在设定时间段内的平均利 用率；
平均利用率判断单元403,用于根据平均利用率获取单元401获取的平均 利用率，判断所述平均利用率分别与所述第一利用率阔值、第二利用率阔值之 间的大小关系。
主频调节单元402,用于根据平均利用率判断单元403判断的结果，调节 所述中央处理器的主频。其中，主频调节单元402又进一步包括
主频降低子单元4021 ，用于当所述平均利用率判断单元403判定所述平均 利用率小于所述第一利用率阈值时，降低所述中央处理器的主频；
主频保持子单元4022，用于当所述平均利用率判断单元403判定所述平均 利用率大于等于所述第一利用率阈值，且小于等于所述第二利用率阈值时，保 持所述中央处理器的主频不变；
主频升高子单元4023 ，用于当所述平均利用率判断单元403判定所述平均 利用率大于所述第二利用率阈值时，升高所述中央处理器的主频。
图5是本发明实施例5—种能够调节中央处理器主频的服务器架构的结构示意图。如图5所示，系统的架构分为硬件平台、基本输入输出系统、软件系
统三个层次。服务器主板、控制板、服务器背板、电源一起构成硬件平台；基 本输入输出系统，即BIOS,完成硬件设备的初始化及操作系统的引导等；操 作系统以及各种应用程序和软件构成软件系统。软件系统中的应用程序完成 CPU设定时间段的设置、第一、二利用率阈值的设置，以及CPU平均利用率 的更新；设置的CPU设定时间段、以及第一、二利用率阈值参数保存在硬件 平台的存储器中，用于在软件系统运行时，与实时平均利用率进行比较，进而 调节CPU的主频；BIOS根据公式主频-外频x倍频，通过修改外频和/或倍频 完成对CPU主频的调节。
服务器在工作时，对中央处理器主频的调整通过以下步骤实现
服务器开机运行后，首先完成服务器的初始化，主要包括BIOS完成硬件 平台的初始化、硬件参数设置、上电自检、系统引导以及操作系统和各种应用 程序的运行。初始化完成后，应用程序设置CPU滑动时间窗口 (即设定时间 段)设定A^60秒，即设定时间段的时间长度为60秒，假设刷新频率为1 秒中刷新一次。另外，还需要设置第一利用率阈值^和第二利用率阈值^，通 常情况下，^设置为15%~20%, ^设置为50 60%。
开始收集并统计CPU利用率的信息，即收集CPU利用率在60秒内的平 均利用率。并不断刷新滑动时间窗口 A,内CPU平均利用率/y。当^氐于第一利 用率阈值7^时，表明当前服务器负载较小，这时调用BIOS减小CPU倍频或者 外频的值，进而减小CPU主频，降低CPU功耗。
不断刷新滑动时间窗口 A/内CPU利用率的平均值T7。当 7高于第二利用率 阈值^时，表明当前服务器负载较大，需要更高的CPU主频。调用BIOS升 高CPU倍频或者外频的值，进而升高CPU主频，保证CPU足够的运算和处 理能力。
为了防止〃的值在一段时间内波动较大时，造成CPU主频的反复调整，因 此，当;/处于[^， 77J范围内时，CPU主频不作调整，保持不变。本实施例的自适应地调节服务器CPU主频的方法，可以利用滑动时间窗
口实时更新CPU平均利用率，当CPU平均利用率^^于第一利用率阈值时，通过BIOS自适应地降低CPU的主频，进而降低CPU功耗、实现服务器节能，当CPU平均利用率高于第二利用率阔值时，通过BIOS自适应地升高CPU的主频，进而满足服务器的性能要求。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。
ii
权利要求
1、一种调节中央处理器主频的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤获取中央处理器在设定时间段内的平均利用率；根据所述平均利用率，以及预先设定的第一利用率阈值和第二利用率阈值，调节所述中央处理器的主频。
2、 如权利要求1所述的调节中央处理器主频的方法，其特征在于，调节 所述中央处理器的主频，具体步骤如下当所述平均利用率小于所述第 一利用率阈值时，降低所述中央处理器的主频。
3、 如权利要求1所述的调节中央处理器主频的方法，其特征在于，调节 所述中央处理器的主频，具体步骤如下当所述平均利用率大于等于所述第一利用率阈值，且小于等于所述第二利 用率阈值时，保持所述中央处理器的主频不变。
4、 如权利要求1所述的调节中央处理器主频的方法，其特征在于，调节 所述中央处理器的主频，具体步骤如下当所述平均利用率大于所述第二利用率阈值时，升高所述中央处理器的主频。
5、 如权利要求1~4任一项所述的调节中央处理器主频的方法，其特征在 于，调节所述中央处理器的主频是指调节所述中央处理器的外频和/或倍频。
6、 一种调节中央处理器主频的装置，其特征在于，所述装置包括 平均利用率获取单元，用于获取中央处理器在设定时间段内的平均利用率；主频调节单元，用于根据所述平均利用率，以及预先设定的第一利用率阔 值和第二利用率阈值，调节所述中央处理器的主频。
7、 如权利要求6所述的调节中央处理器主频的装置，其特征在于，所述装置还包括平均利用率判断单元，用于判断所述平均利用率分别与所述第一利用率阔 值、第二利用率阁值之间的大小关系。
8、 如权利要求7所述的调节中央处理器主频的装置，其特征在于，所述 主频调节单元进一步包括于所述第 一利用率阔值时，降低所述中央处理器的主频。
9、 如权利要求7所述的调节中央处理器主频的装置，其特征在于，所述 主频调节单元还包括于等于所述第一利用率阈值，且小于等于所述第二利用率阈值时，保持所述中 央处理器的主频不变。
10、 如权利要求7所述的调节中央处理器主频的装置，其特征在于，所述 主频调节单元还包括于所述第二利用率阈值时，升高所述中央处理器的主频。
全文摘要
本发明公开了一种调节中央处理器主频的方法及装置，所述方法包括获取中央处理器在设定时间段内的平均利用率；根据所述平均利用率，以及预先设定的第一利用率阈值和第二利用率阈值，调节所述中央处理器的主频。所述装置包括平均利用率获取单元，用于获取中央处理器在设定时间段内的平均利用率；主频调节单元，用于根据所述平均利用率，以及预先设定的第一利用率阈值和第二利用率阈值，调节所述中央处理器的主频。本发明有效地通过不断监测CPU，获取CPU的实时平均利用率，根据实时的CPU平均利用率，来自适应调节CPU的主频，保证CPU在平均利用率较高的时候具有高主频，满足CPU的使用性能；在平均利用率较低的时候具有低主频，达到节能的效果。
文档编号G06F1/32GK101661327SQ20091018041
公开日2010年3月3日 申请日期2009年10月14日 优先权日2009年10月14日
发明者崔正磊 申请人:中兴通讯股份有限公司