As mobile processors are evolved multi-cores to meet high performance for user needs, energy-efficiency improvement are important to overcome battery limitation. Recently, smartphones have adopted asymmetric multi-cores for high performance and energy-efficiency. However, mobile applications exhibit different behaviors from traditional CPU benchmark applications and their executions are highly dependent upon the user interactions. This paper characterized CPU usage pattern and the thread-level-parallelism (TLP) by user interactions. Based on the observation, applications are broadly classified into self-active and reactive phases by differentiating various interaction phases.
Based on the analysis on each phase and TLP, we propose a phase-aware power management for mobile systems with asymmetric cores. For self-active phases with predictable utilization, the proposed scheduling technique identifies dominant threads and allocates them to the optimal core type for power savings. The dominant threads pose greatest performance impact of mobile applications. Additionally, the scheme finds the best number of active cores from a utilization-based power model with only a small amount of frequency headroom. For reactive phases with fluctuating CPU load by user inputs, we always allocate the dominant threads to big cores to increase energy-efficiency by reducing execution latency. The number of active cores is determined by the average TLP and their frequencies are adjusted with the currently available on-demand governor. By using the different scheduling, frequency setting and core selection strategies for two types of phases, the proposed schemes reduces the overall energy consumption.
모바일 프로세서가 사용자의 성능 요구를 맞추기 위해 멀티코어로 진화를 하여, 배터리 시간을 연장 시키기 위한 에너지 개선은 중요하다. 최근에, 스마트폰들은 고성능과 에너지 효율성을 모두 만족하기 위한 이종 멀티코어가 탑재되었다. 그런데, 모바일 어플리케이션은 기존의 전통적인 CPU 벤치마크와 다른 특성을 가지며, 사용자와 상호작용이 중요한 요인이다. 본 논문은 사용자와 상호작용에 따라 CPU 사용 패턴 및 thread-level-parallelism (TLP)을 분석한다. 관찰한 내용을 바탕으로. 모바일 어플리케이션들은 서로 다른 페이즈 차이에 따라 크게 self-active, reactive 페이즈로 나눌 수 있다.
각 페이즈와 TLP 분석 내용을 기반으로, 본 논문은 이종 멀티코어 모바일 시스템에서 페이즈를 고려한 전력 관리 방안을 제안한다. CPU 사용률을 예측 하기 쉬운 self-active 페이즈에 대해, dominant 쓰레드를 확인하고 전력을 절약할 수 있는 최적의 코어 타입에 할당을 한다. Dominant 쓰레드는 어플리케이션의 성능에 가장 크게 영향을 주는 쓰레드이다. 추가적으로 가능한 최소의 headroom을 유지하면서 frequency를 최소화 하고, utilization 기반 전력 모델을 이용하여 최적의 활성화 코어를 찾아 전력 소모량을 줄인다. 사용자의 입력에 따라 CPU 사용률이 급격하게 변하는 reactive 페이즈에 대해, dominant 쓰레드를 항상 큰 코어에 할당을 하여 실행시간을 감축시켜 에너지 절약을 이룬다. 현재 이용 가능한 on-demand 정책을 사용하면서 평균 TLP를 기반으로 에너지를 최소화할 수 있는 최적의 활성화 코어 개수를 구한다. 각 페이즈에 대해 서로 다른 스케줄링, frequency 조절, core selection을 적용하면서, 제안한 기법은 전체 에너지 소모량을 줄였다.
