Control inteligente mediante escalado dinámico voltaje-frecuencia (DVFS) de la temperatura en procesadores embebidos

Abstract

[EN] The increment in computing power of embedded processors has fueled a revolution in many application domains such as mobile computing or robotics. Dissipating the energy consumed by those processors on a very small area has made power management a first-order constraint. On one hand, it is impossible to directly apply active dissipation techniques. On the other hand, design requirements prevent the correct behaviour of known passive detection techniques. To alleviate this problem, we present a new control approach to keep the temperature of the system controlled through the Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) system. The solution includes a feedback control scheme together with a supervisor that adjusts the control parameters based on the system load. To ease experimentation without compromising real use, the code can run in user space and as a Linux kernel driver. The experiments in a real platform prove that, compared to the current control methodology, our approach handles the processor’s temperature with more precision, keeping similar performance levels in the execution of well known benchmarks.

[ES] El aumento de la capacidad de cálculo de los procesadores embebidos ha generado una revolución en numerosos dominios de aplicación como la computación móvil o la robótica. La disipación del consumo producido por estos cálculos en una superficie tan pequeña hace que la disipación de energía suponga un problema de primer orden. Por un lado, no es posible aplicar técnicas de disipación activas y, por otro, las exigencias de diseño impiden una correcta disipación pasiva. Para resolver este problema, este trabajo presenta una metodología de control para el mantenimiento de una temperatura bajo control mediante el uso de escalado dinámico de la frecuencia del procesador (DVFS, Dynamic Voltage Frequency Scaling). La solución incluye un esquema de control de temperatura basado en realimentación junto con un supervisor que ajusta los parámetros del controlador en base al tipo de carga del trabajo. La estrategia de control propuesta se ha implementado tanto en espacio de usuario como driver dentro del kernel de Linux. Los experimentos realizados en una plataforma real demuestran que, comparado con el control existente en la actualidad, nuestra propuesta es capaz de gestionar la temperatura del procesador con más precisión, manteniendo niveles similares de eficiencia en la ejecución de benchmarks conocidos.