节能方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及电子海量存储设备的功耗削减，更具体地涉及移动信息娱乐产品中的这种功耗削减。这些设备中装配有一个包括一海量存储设备（４８）和一缓冲存储器（４３，４４）的子系统。调整该缓冲存储器（４３，４４）的尺寸，以获得最佳的低功耗。这是通过启用或停用包含在该缓冲存储器芯片中的存储体（４５）来实现的。启用的存储体（４５）的数量由该子系统的工作特性决定，该特性例如是所需获得的用于从／向该海量存储设备（４８）传输的比特率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上属于通过减少电力供能系统的能量损耗的节能领域；具体地说，是关于电子海量存储设备的功耗削减；再更加具体地说，是关于信息娱乐(infotainment)产品的该类功耗削减。
技术介绍
移动存储装置通常包含海量存储设备，比如硬盘驱动器(HDD)或光学比特引擎(optical bit engine)。这些HDD或光学比特引擎所消耗的功率构成了这种移动设备所消耗的总功率的绝大部分。由于这样的一种便携设备(例如信息娱乐设备)运行在有限电源(即电池)上因此希望在更换电池或对电池重新充电之前利用全负载电池工作的时间尽可能地长。这也是所述设备需要消耗尽可能少能量的原因之一。当使用这种存储设备时，一种基本的节能方法是当不读取或写入数据时关闭该设备。然而，在这种情况下，待用状态之后重新启动该存储设备时的数据访问非常缓慢。作为另一种方式，WO01/15161中披露了这样一种存储设备，它具有若干耗能模式的级别。从该设备的最后一次读取或写入开始，随着时间的推移，该设备逐步转换到更低的功耗模式。然而，该设备遭遇了同样的不足，即当其从相当低的功率状态(即关闭或部分关闭存储设备)返回到全功率状态时需要长的访问时间。对于音频、视频或视听流的应用来说，例如移动信息娱乐设备(像便携式MP3或DVD播放器)，除了上述方法之外，通过使用缓存或缓冲调度器可以显著减少总功耗。这些方案利用了这样一种原理以具有高传输比特率的猝发(bursty)方式读取或写入数据并接着关闭驱动器或将驱动器置于闲置模式以使其工作时间尽可能长是更高效的。此时在驱动器被关闭电源或进入闲置状态时，分别从/向缓冲器读取/写入数据。这种类型的缓冲数据传输的一个例子在US-B-6496915中给出。为此目的，使用固态RAM来缓存视听数据直至其准备好进一步被处理，该处理或者是在回放时由解码器消耗，或者是在记录时被写入到存储介质中。该措施与所使用的存储介质无关，其中典型的存储介质例如是HDD、CD、DVD、BluRay盘或SFFO(低形状因子光)盘。然而，为了简便起见，本说明书的剩余部分将仅针对HDD。这种子系统的总体功耗由HDD和缓冲固态RAM的功耗之和决定。尽管第一眼看上去RAM的功耗相比于盘驱动器的功耗小，但是不能对它忽略不计，特别是在DRAM的情况下。缓冲器的功耗近似地与缓冲尺寸成比例。另外，缓冲尺寸越大，盘驱动器的功耗越小。然而，与此同时，缓冲存储器的功耗随尺寸而增加。在JP-2000298935中提出了一种通过提供一种硬件缓冲方案来降低缓冲器功耗的方法，该硬件缓冲方案有一个用于高频的小容量部分和用于低频的大容量部分。然而，这种解决方法是不灵活的，因为到/从存储设备的不同比特率要求两个缓冲部分具有不同的比例。而且，物理芯片和内部存储体的数量决定了这种设计中的功耗是固定的，而不能从JP-2000298935中揭示的设计进一步降低。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种包括一海量存储设备和一缓冲存储器的子系统的总功耗的适应性最小化方法，而不影响该子系统在不同工作条件下的性能。本专利技术克服了上面指出的现有技术中的不足，并按照所附的专利权利要求书，提供了一种适应性的最小化包括一海量存储设备和一缓冲存储器的子系统的总功耗的方法、设备和计算机可读介质。根据本专利技术的总的解决方法是针对子系统的工作实体来适应性的优化缓冲存储器的特性，以最小化该子系统的总功耗，以便于该子系统对于一组给定的工作实体具有最佳的低功耗，其中该子系统包括一海量存储设备和该缓冲存储器。更具体地，确定一个理想的缓冲尺寸，缓冲器的某些区域被关闭，以便于对于于系统的预定性能来获得最佳的低功耗。根据本专利技术的各方面，公开了适应性地最小化包括一海量存储设备和一缓冲存储器的装置的总功耗的一种方法、装置和计算机可读介质。本专利技术比现有技术的有利之处在于针对当前的要求调整缓冲尺寸，由此在一宽广的性能范围内的一个给定性能下最佳地并且最小化功耗地使用该子系统。附图说明通过对附图的说明，本专利技术的目标、特征和优点将从本专利技术的实施例的下列描述变得清楚，其中图1是说明缓冲尺寸对于子系统的总功耗的影响的图表；图2是说明包括一海量存储设备和一缓冲存储器的子系统的示意图；图3是本专利技术的一个实施例的流程图；图4是根据本专利技术的一个实施例的一移动设备的示意图；图5是根据本专利技术的另一方面的一个实施例的计算机可读介质5的示意图。具体实施例方式根据本专利技术的一个方面的实施例，下面三个实体的特性在方法3的步骤(如图3所示)中被适应性地确定并优化，以最小化子系统2(如图2所示)的功耗，该子系统2包括一个海量存储设备21，如HDD，和一个SDRAM缓冲存储器22●HDD 21或光学比特引擎●SDRAM调度缓冲器22●音/视频流24的比特率。从HDD到缓冲器22/到HDD的数据流23通常以一个固定的数率被执行，其中该速率对于一个给定的HDD位置是固定的。由于从盘上读取数据是在恒定角速度下，实际的速度通常随盘上的位置而变化。可以在每种情况中确定实际值，或对于一个给定的流使用平均值。此外，恒定角速度(CAV)的光学驱动器的数据速率也取决于位置。另一方面，恒定线速度(CLV)的光学驱动器具有固定的数据速率，其不取决于盘上的位置，由此在该情况下可假设一个固定的数据数。而且，数据是以猝发方式被读取的，如上所述。本专利技术人进行的计算和验证实验已经显示了HDD的功耗渐近地减小到一个最小值，该最小值由流的比特率的划分和作为调度器缓冲尺寸的函数的HDD最大吞吐量所决定。此外，HDD的最大吞吐量取决于盘上的位置，即存在的不同区。外部区比内部区具有更高的比特密度，即越高的比特密度导致CAV系统越大的吞吐量。另一方面，SDRAM的功耗通常随SDRAM的尺寸线性增加。从已有的文献看，SDRAM的功率随SDRAM的尺寸线性增加。现有的SDRAM芯片的计算也验证了这一点。注意SDRAM的功率不随缓冲尺寸而增加，而是随SDRAM的尺寸而增加。缓冲尺寸可以比SDRAM尺寸更小。图1的图表中同时绘出了一种典型驱动器的SDRAM与HDD的功耗，其中显示了对于4M bps的视频流的典型SDRAM尺寸。如从图1中所看到的，对于三个上述实体在某个规定缓冲尺寸下的特定组合，总功耗是最优的。此外，假设HDD和SDRAM的功耗特性在时间上是不变的，除非HDD磨损和破坏。除了假设一个恒定值之外，还可以通过测量实际的数据吞吐量方便地跟踪轻微变化的性能。对于低比特率的应用，诸如用128kbps播放音乐，最佳缓冲尺寸与高比特率的应用是不同的，高比特率的应用例如以27Mbps进行摄像记录。这样，子系统缓冲存储器的最佳缓冲尺寸将相对于使用该子系统的不同应用而随时间变化。在多个同步流的情况下，考虑所有流的比特率之和。由此，为了在高比特率下为整个子系统提供低功耗，该子系统的缓冲存储器必须具有一个足够大的尺寸。然而，这导致在低比特率应用中不需要的过量的功耗。图3中所示的上述方法从步骤30开始，例如当HDD调度器初始化一个新的流时，在步骤31在该流上确定HDD数据速率。在步骤32，确定去向/来自缓冲存储器的流比特率，其中该流比特率通常是该流的平均比特率，但可以在比特率编码的某个限制范围内变化。接着，在步骤33确定最佳缓冲尺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应性地最小化装置的总功耗的方法，该装置包括一个子系统，该子系统包括一个海量存储设备和一个缓冲存储器，所述方法包括步骤：确定一个最佳缓冲尺寸，在该尺寸下，对于一个去向／来自所述缓冲存储器的给定流比特率来说，所述子系统的功耗是最小的，并且将所述缓冲存储器的缓冲尺寸调整到所述最佳缓冲尺寸，以便所述子系统的功耗最小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2003-12-3 03104522.21.一种适应性地最小化装置的总功耗的方法，该装置包括一个子系统，该子系统包括一个海量存储设备和一个缓冲存储器，所述方法包括步骤确定一个最佳缓冲尺寸，在该尺寸下，对于一个去向/来自所述缓冲存储器的给定流比特率来说，所述子系统的功耗是最小的，并且将所述缓冲存储器的缓冲尺寸调整到所述最佳缓冲尺寸，以便所述子系统的功耗最小。2.如权利要求1所述的方法，其中所述的调整缓冲尺寸的步骤包括开启所述缓冲存储器的存储体和/或存储IC以增加所述缓冲存储器的尺寸，以及关闭存储体和/或存储IC以减小所述缓冲存储器的尺寸。3.如权利要求1或2所述的方法，其中该存储设备是一个硬盘驱动器，且所述确定最佳缓冲尺寸的步骤包括确定硬盘驱动器的数据速率，确定去向/来自该缓冲存储器的流比特率，以及确定在所确定的流比特速率处具有最低功耗的最佳缓冲尺寸。4.如权利要求3所述的方法，其中所述最佳缓冲尺寸确定步骤包括从一个方程式计算最佳缓冲尺寸、在一个查找表中查找最佳缓冲尺寸，或者在一个控制缓冲尺寸的反馈回路中测量该子系统的最低功耗。5.如上述任一项权利要求所述的方法，其中该最佳缓冲存储器的值是由流比特率和盘比特率的比率确定的，该比率给出了用于计算/评估硬盘功耗的硬盘驱动器的占空比，该最佳缓冲存储器的值接着被用来确定最佳缓冲尺寸。6.如上述任一项权利要求所述的方法，包括当引进一个新的流时对额外的存储体和/或存...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP范加塞尔，O梅苏特，JHM科斯特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]