144

si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

�������� �������� ��� ����� ��������

� ���� ������

� ������������

������� �� ��� �� ������� �� ���������� �����������

��� ��� ��������� �� ������� ������

�� �������� ���������

�� ������ ���������� �� ��� �����������

��� ��� ������ ��

������ �� ������ ��

��������� ����

��� � �

Page 2: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

�� �������� � ��� ����� ����� ����

��� ����� ��������

��

Page 3: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

� ������� ��� � ��� ���� ��� ������������ ��� ���� ��

�� �������� �� �� ����� �������� �� ����� ��� ������� �� �

������������ ��� �� ������ �� ������ �� ���������

������� �� !�����"��������� #������$

� ������� ��� � ��� ���� ��� ������������ ��� ���� ��

�� �������� �� �� ����� �������� �� ����� ��� ������� �� �

������������ ��� �� ������ �� ������ �� ���������

%��&���� %��&����

� ������� ��� � ��� ���� ��� ������������ ��� ���� ��

�� �������� �� �� ����� �������� �� ����� ��� ������� �� �

������������ ��� �� ������ �� ������ �� ���������

'��� (�����

#������� ��� �� )��������� ��������� �� �������

*������+

���

Page 4: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

��������

������ ������� �� ���������� ������� �� ,����� � �������� ����� �� ������ ������

������ ��� �� ���� ��-�� �������� .����� ������ ������ ��������� �� ����������� ����

�� ,���������/���� �����,�� ������� ,� �0������� �� ,������ ��������� *������ ���

����������� ��� ,� ������� ,� ������ ���������� �0������� ��� ����������� ���������

������� ��� ���&����� ����� #���� �� ������,� ���������� ����������� �����������

��� ������ �����,������ 1���� ������ ��������� ���������� �� ������ ��� �����������

�� /��� �� �� ������ �� ��� ������������

#� ������ ������0��� ���������� ����������,���� ��,����� ������ ������ �� ,��

���� /����� ���� �� ���� �� �����������&�� ���������� ��� �������� ������ 2�0�,���

���� 1��������� ����������,���� ������� ��� ,� ���������� ���� ���� ������ � ���/����

��������� ������ "%*$� ��� ����������� ������� ������� ���� ���� �/� ����/���

������ �� ��� ������� �� ��/�� ��������� ��� ������� �� ,������ �� �� ���/���

��� ��� ������ ������ �� �� ������ ����������� �� �� ���/��� ������ 3�/�����

���� �������� ������� �� ������� �� �� ������ �����4����� �� �� ���/��� �������

�� ��� ������ � /��� ������� �/ �� ����������� �/� ����/��� ������ ��� �� ��������

���� �� ������� ������ ������ ������������ #� �� %*������ ��������� � /��� �������

������� ��� ������� "��!$ �������� /�� ����/� %* �� ����� �� ��/��

����� �� ���/��� ����������� #���� � /��� ������,� �� �������������������������

�������� /�� ������������ �� ����/��� �� ��� ���/��� �������� ���� ��/���

��! �� � ������ ���������� ��� �������� ��/�� ����������� �� ���������� ����

���� ,� ���������� ��������� �����/� �� ���� ������ ���������� 1� �5���������� �� �

��/�� ���������� �������� ������� ���������� �� �������� �������� ��� ����������

�� ���� ,������ ��� �� ����������� �� �� ������� ������� �� ��� ������ � �������

��

Page 5: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

�/� ��5����� ������� �������� ��! ���������� 1� 6��� ������� ������ �������

�� 6���������� !��&�� ����� ��� ������� ������� ���������� �������� �� ���� /��

��������� ��&��/� �� �������������� ���� ,������� /�� ��� ���� ������ �� ���������

�������� 1� �������� ������� �0����� ������ ������4����� ��������� �� � ��������

��� ��������� ����������� �� ����� �� �������������� ��������� ����������� ���

��������� ������������ ����� ������� ������ 1� �5���������� �� �� �������� ���

������� �� ������������ ,� � �������� ��! �������������� �� � ������ ��������

/�� � ��/����������,�� ��� ���& ��� ����������� �0������ ��! �������

1� ������ ������� �� � �������� ������������ ��! �������� ,���� �� ��

���� �� ������� � /�� �� �� �������������� �� ������ ���� ���� ������� 1��

������� �������� �� ��/�� ����� �� �� ������ ,���� �� �� ������ ���� ,������

��������� ����� �� �������� �����

7�0�� � ������� � �����/��& ��� � ���� ��� ��/ ������ ����/��� ������4����� ����

����� ��������� �� ��������� ��� � ���� 2�/ �� ������ �� ������������� �5��� ��

��������� ����� ����� ���6���� ��� ������� ����������� *�� � ��������� ����������

���� ,�� ������ ������� ��� ������� ���� ����������� ������������ /�� ������,��

�������� �� /���� ���� ����������� ��� ���� ��4�� 1� ���� ������� �� �������������

�5��� ,� ��������4��� ���������� �0������ ���������� ��� �� ���� ������ ������ ��

���� ����������� 1� ���� �5������ ��������4������ ��� ������������� ������� ���

������6��� ��� �� ���� �� ����������� ����� ������� ����������� �0���������� ���

����� ��/ ��� �� �������� �������� ������� �������� ,�� ������ �����������

��� ����������� �� �� ������ ����� #���� �� �������� ��������� ����� ������

������� ������� ���� ������4����� ���� /�� ������� �� �0������� ������

Page 6: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������ ������

1�� ����� /���� ��� ,� �����,�� /����� �� ����������� ��� ������� �������� ����

�� �������� ��������� ������� �� !������ � �� ���� �������� �� �� ������� �������

���� ��������� %��&���� %��&���� ��� ��������� '��� (������ ��� ���� �������������

��� ����������� ������ �� ���� ������

1� ������� ���� *������� �#� ����� �� ���� �������,��� � ������� � ��� ����

�� �������� �����3����� '�� � ���� ��������� ����,��& �� �� ������ � ����

/��� �� ���& ������� ��� ���� ���,��� �� ��� �����+ #����� ������������ 1����

��� �������� !������� ������ (����44�� 1�-��� 8*�����9�� '�� *������� �� *����

:������ !����� ��� #��������� (�������� 1� �������������� ���5 ���� ��������

*������ '�,������� �� ��-���,�� /��&��� ������������ ������� ,����� �� ������

),�5� ;������ ��1�������

'��� ,�� ��� ������ � �� ������ �� ��,� �� �� ������� ���������� �� /��� *�������

;��� � /��� �� ���& �� ������� �� ;���� ��� )*#< ��� ��� ���� �� ���� ���� ��

����

1�� ������� ���-��� /�� ��������� ,� !#=�%>�#=�# �������� *������ =��

����� ������� 7*. ����� �������� ��=�?? @@? ��� *1 !���������������� 1���

6������� ������� ���� ��� /��& �����,���

��

Page 7: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

�������

�������� ��

���� ������� ��

� ���������� �

@�@ !��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @

@�� �������������� *����� #,��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � A

@�A =������ %,-������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � B

@�B ������� ��/�� !��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � C

@�B�@ %������/ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � C

@�B�� =������ D��& � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � E

@�C '�/ ������ *���/��� %�����4����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @A

@�C�@ %������/ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @A

@�C�� =������ D��& � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @F

@�F 1���� ������,������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @?

@�F�@ ��! ��� 7���*��������� *������ =������� � � � � � � � � � � � @?

@�F�� '�/ ������ *���/��� %�����4����� .����/��& � � � � � � � � �

@�F�A '���������� ��� .����� D��& � � � � � � � � � � � � � � � � � � �@

@�G 1���� %�����4����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��

� � ���� ����� �������� ��� ��� ��

��@ ��� �� ;��/� *��������� ����������� � � � � � � � � � � � � � � � � �B

��� ��! �� )�&��/� *��������� ����������� � � � � � � � � � � � � � � �F

����@ ���������� �� *��������� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � �E

���

Page 8: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

����� �������� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �?

��A ��! �� 7���*��������� ����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � AA

��A�@ 7���*��������� *������ =�������� � � � � � � � � � � � � � � � AA

��A�� *����� D����/ #������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AC

��A�A !�����D����/ #������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AE

��B �0���������� =������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � B

��B�@ �0���������� *������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � B

��B�� ���������� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � BA

��B�A ������������� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � BF

��B�B %������ H������ �� ���������� ��� ������� � � � � � � � � � � � BE

��C ������ *������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � C�

� ��� ���� !����� ���� ��� ��� "�

A�@ ���� ������ ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � CB

A�� #������� '������� 1��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � CG

A���@ (���� *�������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � CG

A���� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � CE

A���A '������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � C?

A�A ��/�� !������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � F@

A�B �0���������� =������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FA

A�C ������ *������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � F?

# $�� ����� �� ��� �� ����� %&

B�@ �������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � G

B�@�@ #������� 1����� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � G�

B�� ������ �������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � G�

B�A �0���������� =������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � GB

B�B ������ *������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � G?

" !�� '���( �������� ) ����*���� +�

C�@ (���� ���� ��� %������ .��/ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � E�

C�@�@ (���� ���� ��� ���,��� ����������� � � � � � � � � � � � � � � E�

����

Page 9: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

C�@�� .����/��& ���6�������� ��� 1������������� .��/ � � � � � EC

C�� ���6���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � EG

C���@ 1� *�������� �� ���6��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � EG

C���� ���������������5��� ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � EE

C���A :���� ���6���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?

C�A ����������� *�������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?A

C�A�@ ������ ���� =������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � ?A

C�A�� ������� 1������ ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?C

C�B ����������� *�������4����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ??

C�B�@ %������/ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ??

C�B�� *�����0������� ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @

C�B�A %������ ������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @ �

C�C ��,�� �5����������� *�������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @ A

C�F �0���������� =������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @ E

C�F�@ �0���������� *������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @ E

C�F�� *���� ����� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @ ?

C�F�A ���� ������� ����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @@@

C�F�B ����� ���� ����������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � @@B

C�G ������ *������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @@C

, $�� ���� ��%

F�@ 1���� *������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @@E

F�@�@ ������� ��/�� !��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � @@E

F�@�� '�/ ������ *���/��� %�����4����� � � � � � � � � � � � � � � � @@?

F�� .����� D��& � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @�

-�� ����� �( ���

�0

Page 10: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���� � ������

@�@ ������ ���������� ��� ������ ����������� ����������� � � � � � � � @

��@ ��/�� ������ �� ���������� 3��� ���� .�-���� ��� �(! � � � � � � � B@

A�@ 3�� �����6������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FA

A�� ����������� �� �� ������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FC

A�A ����������� ��� ������ ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FG

B�@ �������� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � G@

B�� #������� ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � GG

B�A �0���������� ������� ��� /����/���4� ����������� �������� �� ���&��� �� GE

C�@ 7�������� ��� � ���������� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ?B

C�� ���6���� ����������� ��� �� ���������� ���� ��/� �� .����� C�F � � ?C

C�A H������ �� �� ���� ����������� /�� ��5����� ��������� "�������4��

�� �������� ����$ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @@

C�B ����������� ����� �� 2������������ ��� 60�������� �������� "�����

�0�������$ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @@A

0

Page 11: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���� � �������

@�@ 1� ���������� ���/ �� ����������,���� ������� � � � � � � � � � � � � �

@�� #� �0����� �� ������ ����������� ������ �,��������� � � � � � � � � � A

@�A =������ �,-������� ������������� �� ��� ����/��� ����� � � � � � � � B

@�B ������ ����������� ������ �,��������� /�� � ����� ����� � � � � � � � F

@�C *����� ��/�� ����������� ����� ��������� /�� ��� � � � � � � � � � G

@�F #� �0����� �� ���� ,������ ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � G

@�G ������� �� ,���&����� ���� �� � ������ � � � � � � � � � � � � � � � � ?

��@ %������ ������ ����� ��� ��! � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �B

��� #� �0����� �� � !��&�� ���� ��� ���������� �� � � � � � � � � � � � �C

��A *���� ���������� �����0 ��� �,������ ���������� ��,�� �� �� � � � � � �E

��B #� �0����� �� � �� ������ ��,�� "��� I ��� I C$ � � � � � � � � � � A@

��C �������� 1�,�� ��� =�/� *�������� ���� ������ 1�,�� � � � � � � � � � A@

��F :������4�� ������������� ������������� �0����� � � � � � � � � � � � � A�

��G ������������� ������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AA

��E #� �0����� �� � !��&�� ���� ��� �������������� �� � � � � � � � � � AB

��? ��"��$ �� �������������� �� ���� ���������� �� � � � � � � � � � � � � AB

��@ *����� /����/ ��������� ��� �/������� ���� �������� � � � � � � � � � � AF

��@@ ���������� ����� ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � AG

��@� !�����/����/ ��������� ��� �/������� ���� �������� � � � � � � � � � � AE

��@A 3���/��� ����� ��� 3�� ��/�� ����������� � � � � � � � � � � � � � B@

��@B 1� ������� ������� �� .����� ��@A � � � � � � � � � � � � � � � � � � � B�

��@C ����� ��� ��������� ����� �� � I � @ � � � � � � � � � � � � � � � � � BB

��@F #���������� ��� ���� ���� �� /����/�,���� ��������� � � � � � � � � BC

0�

Page 12: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

��@G *�,����������� �� ������������ ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � BG

��@E ��/�� ��� #������ D������ 1��� ���������� ��� :������ D����/

*�4� "� I � C� � I @$ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � B?

��@? '���� ��/�� ����������� ��� ������� /������ ���� �������� ,� ��

�! �������� ��� ��� ��,������ �� �� ��� "� I � C�� I @$� � � � � C@

A�@ #� �0����� �� ������ �����/� /�� �������� ����� ������ � � � � � � CC

A�� #� �������� �������� ���� "/�� �/� ����� ������$ � � � � � � � � � � � CE

A�A ��' ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � F

A�B #� �0����� �� �������� ��� � ���������� ���� � � � � � � � � � � � � � � F

A�C ��/�� !������ ���6�������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � F@

A�F ������,����� �� ���� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FF

A�G ���������� �� ����� ��� �(! 3�� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � FE

B�@ #��� ��������� ��� �� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � GA

C�@ �0����� �� ������ ���� �������������� ����� �� �������� �������� EA

C�� 1� ���6�������� �� �� �������� �����/��& � � � � � � � � � � � � � � EF

C�A %������ ������ ���� �������������� 2�/ � � � � � � � � � � � � � � � � � EF

C�B #� �0����� �� �,������ �����0 ���� ��� ����������� ���� ��,�� � � � � ?

C�C �������� ���� ��������� �� ����� ���6���� � � � � � � � � � � � � � � � � ?@

C�F 3���������� ���� �������������� �� ������ ����� � � � � � � � � � � � � ?B

C�G #� �0����� �� ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @ @

C�E # ���� �����0 �0����� ��� ���,�� �5����������� ��������� � � � � � � � @ B

C�? #� �0����� �� ,����� ���� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @ B

C�@ *���� ��������� ��� �� ����� ,����� ���� � � � � � � � � � � � � � � � @ F

C�@@ *���� ����� ��������� ����� ����������� ��������� � � � � � � � � � � @ E

C�@� *���� ����� ��������� ����� �� ������ ���� ��� ���,�� �5�����������

��������� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � @ ?

0��

Page 13: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �

���� �����

��� ����������

������ ������������ ��� ����� ��� ������������� ������������ ������ ��� ���������

���������� ��������� J�@� F?� G � ECK ,������ �� �� /��������� ��� �� �����,�� �����

������ ���������� "���� �������� ������ ������ ���������� ��$ ��� �� �� ��������

�,��� ������������� ������ �� ���������� ��������

(������ ���� ���� �� �����,�� ������� ��� ,� ��������� �� �/� /��� � ,� ����������

,������ �������� ��� ���� /���� ��� ,� �������� ��/�� ����������� /�� �������

����������� ����� (��/��� ���� �/� ������������� �� ������ �� ,��� �� ��-��

������� �� ��������� ,������ ,������ �������� "D�������� > &�$ �� ���� ��������

� ������ � �� B ���� �� ���� A ������ /��� �� ������������� ��/�� �� ������� ��L�

�� ��������� ,� ���� ��� B ������ �� ��������� JECK�

������������� ������ �������� �� ����������� �� ��/ �������������� ������

"�#�$ ��������� �� ��� �0������� �� �������5 ,��/��� ��/�� ��� ������������

������ ������������ ���� ����������� ��� ����� 7������� �#� ��������� JG K ���

,��� ��������� ��� ����������� �� ��� ������ �� �� ������ ������� �� ������ ��/��

������������ ��� ���� �� ���� ��������� ������ :'*� ������� ����������� !�����

�����,�� ������� ��� ������������ JF@K� .�� �0������ �� ��/�� ,���&��/� ��� �

/����&��/� ������ �������� J@ GK ��/� ��� �� ��/�� �������� ,� :'*� �������

���������� �� ���� �@M� /��� �� �������� ��� ���& ������ ��� /������� '#7 ����

@

Page 14: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� �

Application program

Operating system

Hardware Actual energy consumer

Uniform interface / Resource manager

Algorithm implementation

.����� @�@+ 1� ���������� ���/ �� ����������,���� �������

������� AFM� @EM� ��� @EM� �������������

=�������� ����������,���� ������ ������������ ��� ������ �� ���� ������ ���

��������� ������� ��� �� ������������������� �������� ������������ ��� ��������

��� JA?� GCK� 1� ��-�� ������� ����� �� ���� ���� #*�� ������ �� ����������,����

������������ �� ���������,������ /�� ��������� 2�0�,����� ��� ������� �� ������

����� ���� �� ���� �������� ,������ �� ������ �� ,���� �� ��������� ���������

����� "��������� ��� ������$� /����� #*�� ��������� ������� ��/������� ������

���������� JCF� @@@K�

1��������� ����������,���� �����,�� ������� "��� ������ ��������� ��� �������

����$ ��� ,� ���������� ���� ���� ������ �� ��/� �� .����� @�@� 1� ���/��� �������

�� �� ,������ ������ �� ��������� ������ "%*$ ����� �� �� ��� �� �� ���/��� ������

��� ����������� �������� ��� �� ��� ������ #������������������ ����� �������� �� �

��� �� �������� ��� ��� �� ��� �� �0������ ��� ��� �����6� ����������� ������� %�

�� ���� ���� �� %* ����� �������� �� ������� ��������� �� ����������� ��������

��� ������� ���/��� ���������� ��� �� ���/��� ����� �� �� ������ ������ ����

������ �� ���� �������� �/� ����/��� ������ ������� �� �� ��������� ������� ��

,������ �� ���/���� .�� ��� ������� �� ������� ����������� ��� ������ ��������

���� �� ����������,���� ������ ���������� ������� �� ����/��� ������4����� ��� ��������

Page 15: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� A

power

state

busy idle

Idle

idle

Busy

busy

.����� @��+ #� �0����� �� ������ ����������� ������ �,���������

*���/��� ������4����� �� ��� �� �� ���� ��������� ������ �� ������ ����������,����

��,����� ������ ������ JF@� @ E� @ @� ECK�

�� ��� ������ � /��� ������� �/ �� ������ �� �/� ����/��� ������ �� ����������

������ ���������� � /��� ���� ������,� �/ ���� ����������� �5��� �� ������

������������

�� ��� ��������� ������ �����������

.��� �� ������ ����� �� ���/� ����������,���� ������� ��� ,� ����������� ,� 6�����

����� ������� �������� � ������ �������� �� ��/� �� .����� @��� D��� � ���� ��

/��&��� �� �� ��������� �� �������� �� �� ,��� ������ %� �� ���� ���� /���

� ���� �� ��&��� � ,���&� ��� ���� �� �� ����������� ������� ������� �� �� ����

������ �� �������� �� �� ���� ������ �� ���� /����� /������ � ���� ������ ��

�� �� ,������� �� ����� ����� ������ ��� ������ )������� �� ������ ��������

Page 16: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� B

•DPM (Dynamic power management)– Run time technique– Idle state energy reduction– Interactive applications

OS

•Low energy software optimization– Design time technique– Busy state energy reduction– Computation-intensive applications

Applicationprogram

Hardware

.����� @�A+ =������ �,-������� ������������� �� ��� ����/��� �����

��5����� ��/�� ������ ��������� �� �� ������ .�� ��� ������� ����� ������ ��������

���� �� �� ������ �� �� ��� �� ,��������� ������ ����������� ��� ���������� ������

������������

7����� ��� .����� @�� �� �� �������� �0����� �� ������ �,��������� ���� ��

������ ������������ !��� ������0 ������ �,��������� ��� ,� �������� /�� � ������

�� �������� ,��� ���>�� ����� ������ /�� ������� ��5����� ��/�� ������� .��

�0������ � ������ �������� �������� �� ������� ���������� ��� �� ���������� ���

���&� ������� ��� �� ��� ��������� �� �� �������� ������� �� �� ���������

��� ������ ��������� ��/� ����� ��������� �� ��� �����4����� ��� ��� �����4�����

��������� ���������� ���� ��5����� ,��� �������

��� �������� ����������

1� ��-�� ���� �� ��� ������� �� �� ����������� �� ����/��� ������ �� ������ ��

������ ����������� �� �� ���/��� ������ ��� ����/��� ����� �������� ��5�����

��������� ��� �� ��� ��5����� �����

.����� @�A ��/� �� ������� �,-������� �� ��� ����/��� ������ ������� ���

Page 17: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� C

������� "��!$ �� �� %*������ �������� �������� ������ �� �������� �� �����

����� ������ ������������ ��! �� � ������ ���������� �� ������ �� ������ ����

�������� �� �� ������ ����� ,� ����������� ������� ���������� ���� ��/���/�� �������

1� ���������� ����� �� ��! ��� ����������� ������������ ,������ �� ������ ����

���� ���� ����� �����������

%� �� ���� ���� �� ��-�� �,-������ �� �� ������������������� ����� �� ��

������� ��/������� ����/��� ������4����� ���������� 1��� ��������� ��� ����/���

������ ���� ��������� ��� �� ,��������� ������ ��������� ,� ���������� �� �������

������������ ��� ����������� ��� ��������������������� �������������

1��������� � ������ �������� �� ������� ���/��� ����������� .�� ��������� �

������ �������� �� � �������������� ��� ���� ��������� ������� ��� �� ��� ���&

��� ���/��& ����� .�� ��������������������� �������� ��� �� ����� �����������

��� �0������� ��������� �� ��-�� ������ �������� �� �� ���������� %� �� ����

���� ��� ����������� �������� ��� �� /�, ,��/��� ��� �������� �� ��������� �������

���� �� ��������� ���� �� ������� ������ ������������ .�� ��� ������� � /��� ��/ ��

�5���������� �� ��! ,� �������� �� �� ��� ���& ������ /��� ����������� ��������

��� ������� �� �� ���������� #���� �� �5���������� �� ��/ ������ ������4�����

��������� /��� ,� ��/� ,� �������� ��� �� ��������������������� �������� ���

��������� ������ ����������

��� ������� ����� ���� �����

����� ��������

# ������ ���� ��� ��/��� ���� �� ������� �� ��� ���& ����������� ,������ ��� /��&�

���� ������ ������������� �� ����������� ��� ��������� �� �������� �,������ /���

����������� ������������ ��� ������� �� �� ������� *������ ��� � ���� �� �0������� �

/�, ,��/��� �� � ������ ��������� D��� �� ���� �� ����������� ���� �� ���/��&�

�� ������ /��� ,� �� ,��� ������ 3�/����� �� ������ /�� �� �0������� �� �� '��

������� /��� ,� �� ���� ����� /��� �� ���� �� ������� �� ���� ��������� ,� �� /�,

,��/���� 1�������� /��� �� ���� �� ������� �� ����� �� ������ /����� ������ ���

Page 18: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� F

Busy Idle

idlebusy

Sleep

sleep

power

state

busy idle

.����� @�B+ ������ ����������� ������ �,��������� /�� � ����� �����

���� ��� ��� �� ��� �� ��� ���& ������������

��� �� � 2�0�,�� ��� ������� ������ ���������� ������ �� ����������� ����

�������� ��� ��/�� ������ �� ���������� �������� ,� �0�������� �� �������� �� ����

����������� .�� ��� �������� � ������ �� �������� /�� ����� ������ �� ��������

�� �� ������ ",��� ����� ��� ���� �����$ �� .����� @�� ��� �,�������� �� ��/� ��

.����� @�B� �� ����� ������ � ������ �� �����/� ��� ������ ����� ��� �������� ����

�� ���� /��� ��������� ������� ������ �� ��/���

#���� � ������ ��� ���� � ��� ������ "�!$ ��� �������� �� ������� ������

��� ��������� ������ ��� �������� �� ��/�� ����� �� ��� ���������� 1�� �������

��������� �� ������ ��� ������� ������� 1� ���,��� �� ��� �� ��� �������

��/�� ����� "��� ���� �� ��� ��/� � ���& �����$ ������� � ������� �� ����� �� ,��

��/�� ��� ������������ ��������� �� ��/�� ����� ���������� ���� ���� ����� ���� ��

����� ����� �� ������ �����/� ��� �� ��/�� ����� ���������� ���� ����� ����� �� ,���

����� �� ������ /�&����

.����� @�C ��/� "�$ �� ������ ��/�� ����������� ����� ���� ���� /�������� �

Page 19: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� G

busy idle busy idle busy idle busy idle

power

time

power

time

power

time

delay

(a) Without DPM

(b) With ideal DPM

(c) With non-ideal DPM

.����� @�C+ *����� ��/�� ����������� ����� ��������� /�� ���

time

active state idle state

.����� @�F+ #� �0����� �� ���� ,������ �����

",$ �� ���� /�� �� ����� ��� �� �������� ��� "�$ �� ���� /�� ��������� ���

�� �������� 7�������� ��� /����� �� ���� �������� �� �� ������ ���� ������ ��� ����

����������� ������� �� �� ���� ���� ������ ,������ �� ���� ������ �� ��� ���� �����

�� ������4� �� �����/� ��� /�&��� �������� 1��� ����������� ���� ���� ��

���������� ���������� �� �� �������� �� �� ���� ������� ��� ������������� �� �������

���� �� �� ��0� ������� ��� �� ���� ����������

#� �0����� ��� �� ���������� ���������� �� ��/� �� .����� @�F� *������ ��� �

������ �������� �� ����� ,� �������� ������ D������ � ���� ��������� � ��������

�� ������ ���� ���� �� ,��� ����� �� ����� �� ��� ����� 6������ �� �������� ��

Page 20: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� E

������ ���� ���� �� ���� ����� ��� /���� ��� �� ��0� �������� ��� ���� /��� ��/

� ��5����� ,������ "������� ����$ �� ����� �� ������ ��������� �� ���� /����� ��

����� �� ,��� ������� ��� ���� ������� /��� ���� �����6������ ��������� �� �� �����

.���������� �� ���� ���� ��� ����� �� �� �� ,������ ���� ���� �� ����� .��

��������� �� ���� ,������ /��� ����� � /�, ,��/��� /��� ,� ��5����� ���� �� ����

,������ /��� ����� �� ��0� ������� 1�������� ���� �� ��������,�� ������������ ��

������ ���� ��������� !��� ���������� �� ���� ������� ���� ������ ���� �� ���� ���

��� ������������ �������� �� ������ ����� � ������ ���������

#� ����� �! ������� ��� �� �� �� �������� &��/����� �� �������� ���� ���

������ /��&������ �� ���� /����� �� ����� �! �� ��� �5����� ,� �� ����������������

��� �� �� �������� &��/����� �� /��&������ 3�/����� �� ��������� �� �� �������,��

�� ��� �� �������� &��/����� �� ������ /��&������ 1�������� ��������� ��� ���

������� ����� ,� �������� �� �� ���������������� �� �������� ���� �������� ��

���� ������ ���� ������� &��/����� ��� ,� �������� ,� ������������ ��� �������

���� �� �� ������ ������������ �� ������ ��������� JBG� ACK� )������������� ���

������������������ ������� �������� �� ����6������ �� �� ������������� ��� ���

������� &��/����� ������ ,� �������� /�� �� ������������ ������ ,� ����6���

�� ��� ������ � ��&� �� ����������������������� ���/����� ��� ������� �/� ��/

�������� ��! ��������� ��� ������������ ������� �� ���� ������ ����� �� ����

/�� �� ����� � ������ �������� �� ���� ,�������

���� ��� �� ����

�������� ��! �������� ��� ,� ������6�� ���� ���� ��-�� ����������+ �������� �������

����� ��� ���������� #����� ���� ��������� �������� ��5����� ������ �� �0�����

�� ��������� ��� ��� �� ������ ��������� �� ��&� � �������� ��� �����/�� .��

��� ������� � /��� 6��� ������� �� �����/� �������� ��� ��! ��� ��� �� ��������

/��& �� ��� �������� /��� ,� ��������� �� ������

Page 21: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� ?

busy busyidle

Tidle

"�$ #� �0����� �� /��&���� ��� ,���&����� ����

power

time

Tidle Tidle

power

time

",$ ������ ����������� /����� �����/� "�$ ������ ����������� /�� �����/�

.����� @�G+ ������� �� ,���&����� ���� �� � ������

������� $�������

1� 6��� ������� �� ��! ��������� �� �� �������� �� ���� ������ ���� ����� �� ���

��/� �� ������ ��� ������4��� �� �����/� ��� /�&��� �������� 1� �������

�� " ��$ �� �� ��������� �� ��������� /���� �� ����� ���� ������ �� ���� �����

�� ��� ��/� �� �������

.����� @�G ����������� �� ������� �� ,���&����� ����� .����� @�G ",$ ����������

���������� �� ������ ����������� ��� �� ���� ������ ��/� �� .����� @�G "�$ /��

�� ������ �� ��� ��� ��/�� )���� �� ���������� ���������� �� 1�,�� @�@� 1�

������ ����������� ���� �� ���� �������� ����� ��� ,� �0������� ��+

���������� I ���� � ����� "@�@$

%� �� ���� ���� .����� @�G "�$ ���������� ���������� �� ������ �����������

��� �� ���� ���� ������ /�� �� ������ �� ��� ��/�� ��� ������������� �0��������

��+

Page 22: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @

�� ,���&����� ���� ������ �����/� ����� � ��� /�&��� ����� ���� ���� ������ �����

������� ��/�� ����������� ������ �����/��� ��� ��/�� ����������� ������ /�&��������� ��/�� ����������� �� ����� ���������� ��/�� ����������� �� ���� �����

���������� ������ ����������� /����� �����/� ��� ����������� ������ ����������� /�� �����/� ��� ����

1�,�� @�@+ ������ ���������� ��� ������ ����������� �����������

������� I ������ � ������� N � ��� � �� ���

N��0"" ���� � " ������ N � ���$$� $ � ������"@��$

7��� ��� /� ������ ��� �� �� �������,�� ��� �� ������ �� ���� �� ����� �����

/�� ���� �� ������ ��� �� ��� �� ������ ��� � ����

1� ,���&����� ���� �� �� ������ ��� ��� ���������� �� �0����� �� ���� ��

�������� �� ���� /����� ���� �� �� ��5������ �� ������ ����������� ��������� ��

��/�� ����� ������� 1� ,���&����� ���� �� �0������� �� �������� @�A� �� �� ������

������� �� �����/� ��� /�&��� �� ������ ��� �� ������ /����� �� ���� ������ ���

������ � ������� N � ��� � �� ��� � ���� � ������

�� I ������ � "������� � ������$ N � ��� � "�� ��� � ������$

����� � ������"@�A$

�� �� ���� ������ ����� �� ������ ��� �� ,���&����� ����� �� ������ ����� ,�

��� ��/� ��� ������ ���������� %���/���� �� �����/� ����� ,� ������� ,������

�� ������ ���� ������ ����������� ��� �� �� �����/� ��� /�&��� ��������

1� �������4�� �� �5���������� �� ��� �������� ���������� ������� �� �/ ��

������� ���������� �� �������� ���� ������� /���� �� �� ������ ��� �� �������

Page 23: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @@

�� �� ����

������� �� ��(

1� ������� ������ JB K �� �� ���� /����� ���� �� ���� ������������ ��� �� ������

����������� ��������� ��� ���& ������� �� ,������ �� ��� ����������� 1� ����� ��

�� ������� ��� ,� 60�� "������ �������$ �� �� ��� ,� ������ ���� ���� "��������

�������$� #� �5������ ������ ������� ������ ���� �� ������� �� �� ������� ��

�� �� ��/���������� ������ JBFK� =����� ����&���� �� �� �� ������� ���� ����

��� /�� �� �� ���������� �� ��� ��/� �� ������� ,������ �� ��/�� ������� �� ��

��� ����� ����� ���������� ��� �� �����/� ��� /�&��� ����� J@�K� �� ��� ,�

��/� JBFK ��� ������� �� ������� �� �� �������� � ������ � �� ������� /�� ��

���������� �� ,� /���� � ������ �� �/� ���� �� ��/�� ������� ��� ����� ,� �������

,� �� ����� ������ /�� ������� &��/����� �� �� ������ "���� �� ����� ������$�

*����� ������� �������� ��� � 60�� ������� ������ *������ �������� ������� ��������

��� ,��� ���������� �� ������ /����� ���� ���� ,� ������� �� ������� �������

��������� �� �������� ���� ������ ������ JAG� AE� A � F�K�

1� �������4�� ������� ������ �� /����� ���� ��� �� ��� ����������� ,�� �� ����

���������� �� ������� �������� �� ��� ��� /���� ��/�� /������ ��� �� ������� ��

�0����� 1�� ��������� ��������� �� ����� ��� ���� �5������ ����������

���������� �� ��(

*��������� �� ��� J?BK �������� �������� �������� �� ��� ��/� � ������ ����������� ��

���� �� �� ���� ������ ,������ 1� ,���� ���� �� J?BK �� �� ������� �� ����� �� ����

������� ��� ��� ��/� �� ������ /�� �� ��������� ���� ������ �� ���� ����� ��

������4� �� ���� "�� ������� ��� ��/��$ �� ������� ��/� ��� ����� ������������� ��

������� # ���������� �� �� ���������� �����/� ������� �������� ,� *���������

�� ��� �� �� ,���� �� �O��� �������� �� ����� ������� ���� �� �� ��� �����,�� ��� ����

���������� ������� ������� /��� ����������� ���������� ��� ��� &��/� � ������� 1��

���������� �� ��������� ,� 3/��� ��� D� JBBK� 1�� �������� ������ ��������

������ ��� ������� �� �������� �� �� ���� ������ /�� �� �0����������� /������

Page 24: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @�

������� �� �������� ���� ��������

3�/����� ��� ���������� �����/� ��������� ���� � ��/ ������������ .����� ���

�� ��� ���� /�� ��������� /�� �������� ����� ������� *������ ��� ������ ����������

�������5 ����������� ������ "������ ,� ���������� ������ ,��/��� ������ �� ���������$

/�� ��/�� �������� 1���� ��� �� ��� ���� /�� ������� ������ ������ /���

�������� �������� �������� ��� ,� ������ /��� /������ ��� �������

1� �������4�� ���������� �������� ��� ���� ���������� ��� ������ �������� ,�

��&��� � �������� ��� �� �����/� �� �� ,�������� �� ���� ������� (�� ��� �����

���� �� ,� �������� �� �������� �� ���� ��-�� ����������� ��������� �,����

���������� �� ��(

*�������� �������� ����� �� ����������� �� ���������� ��������� ,� �������� ��

��������,�� ����������� �� ������ �������� "�� /��&���� > ���� ,������$ ��� ��

,������ �� ������ ���������� �� � ��������� �������� ��������� ,������ �� ����

������� �� � ��������� �������� ���� �� �� �����4����� �� � ��������� ������� �� ���

&��/� �� �������� ��� ���������� ��� ,� ������� ��� ���������4��� 1�� ���������� ��

�� �� ,���� �� ���� ��������� ������� ������� ��������� ��� ��� ��������� �������

�� ��������� ������� J?F� GE� @@BK� ��� �� ,��� ���������� ��� ������ �� � ���������

���� ��������� ������� ������� ���,��� ,� (����� �� ��� J@@K� #���� ���������������

��������� ��������� /��� �������� �� JG?� E � E�� ? K�

�� J@@K� ������� ������� "/�� �������� ������ ��� �������$ ��� ���� ������� ���

������� �� ������������� !��&�� �������� ���������� 1� ������������� !��&�� �����

���,��� � �������� ����������� �� �� ����� ��� ������� ��/�� ���������� ��������

�� � ����������� � ����� �� �� ����� ��� ���,��� /��� �0��� �������� ��� ,� �����

�� ���������� ����� #���� �� �������� � 2�0�,�� /�� �� ������� �� �������5 ,��/���

��/�� ����������� ��� ����������� ������� ��������� �� �� ������4����� ����

��������� # ��/ �0�������� �� �� ������������� !��&�� ����� ��� ,��� �������� ��

�� ������ �����

1� ������ �� ��/�� ���� �� �� ��/�� ������� /�� �,������ ��� ������ ����

���� �� ������� �������������4����� ���������� ��������������� "������,����$ ������

������� ��� ,��� �������� JG?� E � E�� ? � ?�K� 1� �������� �� JG?K /�� ������

Page 25: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @A

�0������ �� ����� ���� ������0 ������� "�������� �������$ �� JE@K� �� �� �������

�� ��/�� ������ �� �� ������ /�� �� ������������� �� � ���� ������ � ����� �

�� ����� J@@AK� .�� ������� /��� ������� �� ��/�� ������� �� ������� �����

��������4����� ��������� ������� �� ���������,�� ��/�� ����� ��������������� "������

,����$ ������������ ��� ,��� �������� JG?� ? K� #���� �� ������ �� J?�K ��������

�� ��� �� ������,������ ���� ��� �0��������� �� ����� �� ������ ,������ ����

���������� .�� �0������ ��� ������� �� ���� ,������ �� � ������ ������,����� ���

�� /�&��� ��� �����/� ���� ��������� /��� ������� �� � ������� ������,������

)������������� � ������ ,���� ���������� �� J@@� G?� E � E�� ?�K �� ��� ��

!��&�� ����� �� ���������� ��� &��/� �� �������� *�� �� ���������� ������� ����

��� ��� �� �� ������ �0��������� �������������� /��&������ .���������� ��� ���

���� ��������� ���� � ������ �����/� �������� �� ����/�� �� ��������������� �������

��� � /���� �������� ��� ���������� ������� ���� �5����������� �� ��������� ��

������������� ������ ��������� ��� �������� ������ �� ����� ��� ��������� �� J?�K�

�� ��������������� ������ /��� �0������ �� �������� ��� ���������� ,���� �� ��

����/�� ����� ��� �� ���������0�� �����!��&�� �������� ������� ������

1� �������4�� ��������� �������� �������� �� ����������� �� ���������� ���������

,�� ��� ��� ��� ��������� �� ���� ��������� ������������ ��� �� �� ���������� ���

�� /��&����� ��� �����������

�� !�� ��� � ��"����� �#����$�����

����� ��������

��! �� �� �5������ �������� ��� ����������� ������������ ,� �0�������� ��������� ,��

�� �� ��� ����������� ��� �� ����������� ��������� ������������ ,������ ���� ��������

����� ������ ����/ � ������ �� ,� �� ���� ����� ��� �� � ����� ������ �� ������������

��� ���� ������ ������������

����������,���� ��,����� ������� ��� ��������� �� ���� ������ �����������

������� ��� �� ������������������� �������� ������������ ��� ���������� JA?� GCK�

1� ��-�� ������� ������ �� ���� ���� #*�� �� ����������,���� ������������ ���

Page 26: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @B

�� �����/���� .����� ����������,���� ��,����� ������� ������� �� ���������,�����

/�� ��������� 2�0�,����� ��� ������� �� ������ ����� *������ ������ ���� �� ����

�������� ,������ �� ������ �� ,���� �� ��������� ��������� ����� "��������� ���

������$� /����� #*�� ��������� ������� ��/������� ������ ���������� JCF� @@@K�

1� ������� ����������� �� ����������,���� ������ ���������� ������� �� �����

/��� ������� ,������ �� ��������� �� /�� ����/��� �� ������� �� �� ��-�� ���

���� �������� ��� ��������������������� ������������� .�� ��� ������� ����/���

������4����� �� ��� �� �� ���� ��������� ������ �� ������ ��,����� ������ ���

���� JF@� @ E� @ @� ECK�

��,����� ����/��� ��� ,� ������4�� ���� ������������ ��� ��������������� �����

/��� ��� ������� �������� .����� ��,����� ����/��� ��� ,� ����� ���������4�� ,� �

��/ /����&��/� /��&������ ��� ���6����������� ������4����� ��� ,� �5�������� ����

��� ��,����� ����/��� ������������ *������ ��,����� ����/��� ���� ����� �� ,�

������4�� ��� �� �����6� ������ ���/���� /��� ��������������� ����/��� ����� ,�

������4�� /�� �� ������������� �� �� ������� ���/��� ���������� 1���� ��,���

��� ����/��� ������4����� ��&�� �� ��������� �� �� ������� ����������� ����� ���

���������� /�� ������� �� �� ��������������� ����/��� ���������� �������� ��,���

��� ����/��� ����������� ����� ��� ����� ���� ������0 ��� ���������� ���������

/�� ��� ��� ����/�� �� ������� ������� ����/��� ������������ *�� ������4�����

�� ����� � �������� ���� ��� ����&��� ������ ������� ����� ���� ���� ������������ /��

��� ������� �� ��,����� ��������

# ����������� ������� ������ ��� ��,����� ����/��� �� �����������+ �� ����

������� ���� ��� � ������� ���� �� ����� ����������� ������� !�������� �� ���

������� ���������� � ���� ���� 2�/ "��� �� ,������� ��� ��������� �� ��������$� ��

�0������ �� �� ������� ���� ��� �������� �� ����� ������ ����� �� ����������

��� �� ���� �� ��� ����������� �� ������ ��������� 3�/����� �� � ���� ����������

�� �������� ������0��� ���/�� �� ������� ���������� �� � ������� ��������� ���

�����6� ������������ �������� �� � ��������� ��� ����� ���� ������������ ���� ����� ��

����� �� ����������� ��� ������ ������������ 1��� �/� ���������� �������� ������

����������� ��� ������� ��� ���������� �� ��,����� ����/��� ������� �� �� ���� ����

��������� �� ���������� ,��/��� �������� ��� /��������� ����������� ,������ ����

Page 27: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @C

��,����� ������� ��� ��������� ��������� ������������ JCFK�

#����������� ����������� �� ������ ������� �� ������ �������� ,������ ����

�0������� ���� ��� ,� �������� ���������� ���� ������� ������ ,� ���/��� ��/� ��

������L� ����& "�� ,� ������ �� ����&$ ���>�� ,� ��/����� �� ������� ������ J@ �

@A� ECK� #� �� ���� ����� �/����� /��������� ����������� ����� ��� ,� ���������

�5����� /�� ������4��� ��� ������� ����� �� ���� /����� /��� ������4��� ��

�0������ ����� �� ������� �0������� ����� �������� ����� ������ ����� �������� ��

��� �����0�� � ������� �� ��������� ����������� �������������� �����/��& ������

�� �������� �� ������������� �5��� " � ����� ����� �� ��� � ��� ��� ����$

/�� ������ ���������� /��������� ����������� ��� ���� ��4� ������������

#�������� �� #����L� ��/� �� ���� �5������ /�� �� ������� �� ������� ����

����������� �� �� ��&� �� ������ ���� ����� !��� ���� �������������� ���������

����� �0������� ��������� ���6���� �� �������� �� ���� ������������0������ ����

,���&� JGG� ?K� �� ����� � ����� ������ 1��� �� &������ ��� ,� ������4�� �����

,� ����������� ��������� ���������� �� ,� ������� ����������� ��� ������ ������

��� �� �� �������������� �� �� ���/��� �������� "����� ���������4��� ������������

��������� �������� �� ������ ���������$ J@A� E� @@�K�

�0������� ����������� �� ������� ��������� ��� ��� �� ���� ���6���� ��������

���� ��� ��� ,� ���� ��� ���� ������4������ =�������� ���� �������� �� ,��� ����

����� �� � �������� ��� ����������� � ��/ ����� �� ������ ����� ��� � ����� ����

���� J@F� @G� AFK� 1� ������ ����� ������6�� ,� ����� ���6���� ��� ���� ���������

/�� ���������� �0����� ���������� /�� �� ���� ������� ������� �� ��� �����

�� ������6�� ���� ��������� ��� ,� ��������4�� ��� �� �������� �,������ �������

������ �� ��������� ��������� �������������

���6����������� ������4����� �� ����� ���� �5������ ��� ��,����� ������� ,������

��,����� ����/��� ��/� ����� �������� ��� ��� ,� ���������4�� ,� � ��/ /����&��/�

/��&������ ����&� ����/��� ������� �� � ������� ������� ������� .�� �0������ ����

�*� �������� �0����� 6���� ���������� ��� �� 6���� ��������� ��� ������ �������

������� ���������� �� �� ����������� �������� �� �0����� �� ����� �������� ,�

��������4��� � ��������� /�� ������� �� � ��,��� �� ��� ����������� /��� ���� ���

�������� ��� ��� �������� JBC� �GK� �� ������� ����������� ��������� ������ /�� ���

Page 28: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @F

���������� �0������ /�� ������ ������� ��������� ������� ��� ��6��� �� ������

������ *�� ������ ����� ��� ������6�� ,� ����� ���6���� ��� ��������4�� ,� ��� ���

����� ���� ���� ���� ������� ���������� �� � /������������� 6���� ���� ��� �������

������ �� ��� ����������� ��� ��� ��� ,��� ����� ��������� �� �� ����� .����� ��

���������� �� ,� ��������4��� ���� ����������� ��� ��������� ������ ��� ��������4��

���� ��� ������� �� ,� �����6�� ,� �� ����� *������ ������� ���������� ���������

����� �� ���� ��4� ,��/��� �� ������� �� �� ������������ ������� �� ��� �������� ��&�

����������� ��� ������ ����������� /����� 1���� /�� �������� ���������� /����

� ������� ��� ��������4��� �� ��������� ����� ������� ��������4�� ����� �� ������ ��&��

���� ������������� "����� �� �� �0����� �� .����� C�@$� (������ �� ���� ������������

������� ��������4����� ,���� �� ������� ���������� �� ��� /����� ��������

�� ��� ������ � /��� ������� � ����������� �������������� �����/��& ��� ����

,���� �� ���6���� ",�� �0������� ��������� ��� ����� ���6����$ ��� ������� �������

���� �� �������� �� ����������� �� ������� ���������� �� �� ��������� ������� 1�

�����/��& ���������� �0������� ��������� ��� ����� ���6����� ��������� ��������

������ &����� ���������� ������� ����������� ����������� ��� ������ ���������� /����

� ������ ������4����� ������� ��� ����� �� � ������ ������� "� ������ ����$ /��

������� ������� 1� ������ �� ������4�� ������ ����� ��� ��������� �� ������� �0��

������ ���� ��� ������ ��� �� �������� ��� ������4�� ������� �� �� ������ ��������

1� ������ �� ������4����� �� �������� ,� ����������� ����� ���������� �� �� ������

���/��� ����������� JFE� AA� CCK�

���� ��� �� ����

D����� �� �,-������ �� ���� ����/��� ������4������ ��� ������� ������� ���������

�� ������� ���� ������������ �� ������������ ��� ��,����� ����/��� ��� ���� ������

������ JFFK� ���� ����������� �� ����� � ����������� �,-������ JCG� �?� C�K� #����

������ ������� �� /��� �� ����������� ��� ,������� ��������� ������ �� ��,�����

����/��� ������ J@ �K�

=��������,����� �� ������ &�� ����������� ��� ��,����� ����/��� ������4�����

������ ,������ �� �� /��� �����,����� �� ������ ���/��� ��������� J??� GB� CA� CEK�

Page 29: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @G

#���� �������� ����������� ��� �����6� ����������� ������� ��� �� ������� ������

���������� /�� ��������� �� �0����� ������� �������� �� �����������������6� ���������

������������ JEF� CK� !��� ������� �� ������4��� ��������� ��� ��,����� ����������

�� ������� �� ������ ��/������ ������4������� ��� �� ����������� ���������� ��������

����������� ���� ��,����� ����/��� ������4����� ��&�� ��������� �� �� �������

����������� ����� ����������� /�� ������� �� ��������������� ����/��� ����������

1������� ��,����� ����/��� ����������� ����� ��� ����� ���� ������0 ��� ���

�������� ��������� /�� ��� ��� ����/�� �� ������� ������� ����/��� ������������

(�� ����������� ��� ���������,����� ,�������� ������� �� ����������������� ����

���� ��������� ��� �� ��� �5���� ����������� ��� ������ ������� �����������

/��� ���� ������� �� ����������� ����� �� �� ���� J@ @� @ �� @ B� ?EK�

=�������� �������� ��������� ",���� �� ������ �� ������ ���������������$ �� ���

����� ���� ������� /��� ��������� !�������������� ���� �������������� ���������

/��� �������� �� J@E� G�K ��� ���� ��������� �������� ���� ��������������� ��� ����

���� ������� ����/��� /��� ������� �� ��,����� ����/��� ������4����� JFE� AA� CCK�

*��������������� ��������� ��� ���� ���������� �� ��������� �� ������ �������� ���

��� ��� ,� ������� ������� /�� ���� ����������� ������4��� ��������� �� �� ,��&�

���� %�� �� �� ��-�� �������� �� �� �������� �� �������� ������4������ �� ���

��� ��� ��� �� �������� ��� ��� ��� ����� ����� �� ,� ���� �� � ��������������

2�/ ��� �������� ����������L� ���������

:���� �������� �� � ��������� �������� ��� ������� ������� ����/��� ������4������

,�� �� �� ��� ,��� ������� �� ���� ��� ��,����� ����/���� :���� �������� �� ��6���

�� �� ��&������ �� � ��������������� ����� ��������� ���������� /���� � ������� ��

������� ������� �������� JC?K� :���� �������� ���,��� �� ������ �� ������������� ����

�� � ������� ,� ������� �������� �������������

�������� /��& ��/� ��� ����� �������� ��� ,� �0������� �� ������� /��� ���

������� �� �� ������ ������ ������������ �� JB?K� ����������� ��������4����� /��

�������� ��� ���/��� �������� ����� ���� ��������� ��� ����,���� ��������� ����

������� �� JC?� C@K� ����� ���������� /�� �������� �� ������ �� ����>����� ����������

/�� �� ����6������ �� ������� ������� ��������������� #���� �� JEGK� ���������

����������� "�� ��������� �������� �� ���� ����������� ��� �� ���� �������

Page 30: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @E

�����$ /�� ��6��� ��� ���� ���� /�� �������� �� ����� ��������� ������������

,� ������� �� ������ ���� �� ���� ����� )������������� ���� ��������� ��� ���

����������� ��� ��� ����� ,������ ��� ��� ����������� ���������� .�� ��� ������� �

/��� ����� �� ���� ����/��� �������� ��������� �0�������� ����� �������� "��� �������

����������$ �� ��� ������

��������� �� �� /�� �� ����� �� ������ �� �������� ������������� ������� �����

������ ��� ,� ������6�� ���� �/� ����������� ��� ������� ��������4����� ��� ����

��������4������ ������� ��������4����� ������� �� ������� �� �������� ������������

�� � ������� �������� /��� ���� ��������4����� ������� ���� ������� �� �� ����

���������� ��&� ����� J��K�

������� ��������4����� �� ���� ���������� �� �� ����� ��� �� ������4�� ���� ��

������� 2�/� ,�� �� ��� ���� �� � ���� �0������� ���,��� ��� �� �������������4������

.�� �0������ ���� �0������� ��� ����� /�� � ���� �� �������� ��� �� ���,�� ��

���������� �� ������ .���������� ���� �0������� ��� ������� �� ����������� �� ��

��������4�� ������� ��� �� ��������� ����������� ���� ������� %� �� ���� ����

���� ��������4����� �� ��� ���� ��������� �� ���� �0������� ,������ �� �������� ����

�������� ������� ��� ������ �� � ���� ��������� /�� �������� ���� ������ ��� ��

��0���� �������������� �� ������� ��������4������ 3�/����� ��� �������� ����� ,�

��������� ������� ��� ��� �� ���������� ����� ������������ ��� �0������� �����

�� ������4� �� ���� ������ �������� 1� ���� ��� ���� ,� ����������� �� ����

/��� �� ������4� �� ���� ������ ������� JEGK�

1� �������4�� ����������������� ������4����� /�� � ��-�� ����� �� ��/�������

����/��� ������4����� �� �� ����� =�������� �������� ���� ������4����� "�������

��������� ��������������$ �� ,����� � ��/ ����� �� ��,����� ����/��� ������ ��

������ ���� ������ �� ����������� ��� ������ ������������� %�� �� �� ���������

�������� ��������� �� ������� ��������4����� ,���� �� ����� ���6����� 3�/�����

������� ��������4����� �� � ��/ ����������� ��������� ���� �0������� ��� ����� �

����� �� �������� �� ����������� ��� ��������� ����

Page 31: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� @?

��% &����� �������'�����

1�� ����� ������� �� ������ ��������� ��������� ��� ����������,���� �������� 1�

������,������ ��� ,� �������4�� �� �/� ������

1� 6��� ������,����� �� �� %*������ ������ ��������� ��������� � ������� �/�

�������� ������� ��� ������� �������� �� ����� �� �������������� �������

�������� �� �� ���������� ������������ ��� ������ ������� #���� ���� ��������� ���

����������� �� ,�� ������ ��� ���&��� ��������� �� ������� �� ��/�� ������ ��

���� ��� ���& �������

1� ������ ������,����� �� �� ������������������������� ������ ��������� ����

������ � ������� �� ��������� ��/������� ����/��� ������4����� �����/��& �� ���

����� ������� ������ ����������� �� /��� �� ����������� ,� ��������4��� �� ��������

���� ��������� ����������� ��������� 1� �����/��& �������� � ������ �� �����������

�������������� ����� �� ����� �������� �,������ ���� �� ���6����� 1� �����/��&

�� ����������� ,���� �� �� *)�. J@ K ��� �� �������������� �5��� �� ��������� ��

#=! JFK ��� *1� J?CK �����������

����� ��� ��� ����� � ������ ������� ����

1� 6��� �������� �� � ���������� ������ ������ ������� ���� ������ ��� ��

������ ��� �� � ��������� ������ ������ ���� �� ������� ��

1� ������� /����/ �������� ���&��� �� �������������� �������� �� ���� ,�������

/�� �� �� ���� �������� ���������� �� ��� ��������� ��! ��������� 1�� ��������

������ ������������������ ������ ��� �� /��&���� ������ "���� �� ����� ���� ������

������� ���������$ ��� ������� �� ���������������� �� ��� ,������� 1� ������������

���������� �� �� ��������� ����� �� �� /��&���� ������ ��� ��������� /���� �������

/����/�� 1� �������� ������������ ���������� ��� /��� ���������� /�� �� �0������

���������� ��������� ������ J@@K ,� ������������� �� ������� �������� �������� �����

�� ���������� ��� ���� �������� ��� �����������

1� ���� �� ������� � �������� �� ��5����� ���� �� �������� ���������� ����

������� ,������ �� �������� �������������� ����� ������� �� �0����� �������� ���� ��

������� ,� ��������� �� ���� ����������� ����� ����� ��������� �� �� ����� �� ��

Page 32: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� �

���� ������� .�� ��� �������� �� ������� �� �������� ,���&����� ����� �� ����� (����

�� ��� �������� �� ���� ������ ����� �� ������4�� ��� ��� ������� �� ������ ��

��� ����� ������ 1� �������� �������� ���� �������� ������� �� ���� ������ �����

���� ������ �� �� ���� �� � ���� ��� �������� �� ������������� ������� �� �� ��0�

���� ������ ���� �� �����

(�� ������� ���� ��� ���� �� ������� � ��������� ��� ����������� ��

D����/�� ���� !�������� ������� �� ����� ��� ���&��� ��������� /�� ���

���& ������ �� ��/ ���� �����,������� �� ���� ������ ������������� 1� ������� ����

�������� �������� � �������������4����� ���� �� ,���� � ��� �� �������� �� ���� /��

�� �������������� ���� ,������� /��� ��� ���� �� ��� ��������� �� ���� �� �������

� ��������� (�� �� �������������4����� ���� �� ������� ���� �������� ����/�

�� �� ����� �5 ��������� ,��/��� ������ ����������� ��� ������������ /�� �� ��

,���6� �� �� ������� ���� �������� ���� �� ���� �� ������� � ���������

1� �0���������� ������� ��/ ��� �� �������� ������ ���������� ���� ��!

�������� �� ����� �� ,�� ������ ��������� ��� ����������� �������� �� �� ,��� �����

�� ������� ���� �������� �������� �� ������ ����������� �� � ��� ���& �����

�� �� ���� ��� � ������ �� �/� �������� �� �� ��� ���& ����� /����� ��/��

�����������

���� !�� "���#� ��� ���� �$ �%�&� ��� '��%�����

1� �������� ��������� �� ��� ����� �� ,���� �� ������� ��������4����� /����� ���

���/��� ���������� ��� ��,����� ����/��� ������ ��� ����������� �� � ����������

1� �������� �������� ��5��� ���� �������� ��������� J�GK �� �����/��

.����� � ������� � ������������� �5��� ���������� �������� /�� ���,���� �����

���6���� /�� �0������� ��������� ���6����� )���� �� ���������� ��������� �� ��

�����,�� �� �������� �� ������ ����� "��������������� ��������� ��������� ����� /��

���� �5������ &��/� ��������� ������ ��� �� ��������4�����$ �� �� ��������� �������

*������ ��� ������� �������� � ���������� ���� ����������� �������� �� �����

�� ���� �0������� ���,��� "/�� /�� �������� ���������� ,� �� ���� �� ��������

/��&$�

Page 33: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� �@

1���� ��� ������� �������� �� ���������������� �5��� �������� �� �� �������

��������4����� /�� /�� ��������� ���� �� � ��/ ������ J�EK� 1�� �������� �� �����

������ ��������� /�� �������� ��������� ����� ��� ��������4���

� ����� �O��� ������� ���������� ����� ��� ������ ������� ����������� ����� ���

2��� ������� ���������� �� ���� ������������ �� �� �����0� �� ��������� �������������

/�� ��� ������ ��,����� ������� JG@K� �� ������� �� ���������� �� �O��� �������

���������� ��� ,� �������4�� �� �/� ��������

.����� ������ ������� ���������� ���� ��� ��������� �� /���� ���� �����������

��� �� �� ������� ������4����� ��� �������� ���� ����������� /��� �� �� �����,��

�� ����� ��� ��������� ,� �O��� ������� ���������� ,������ �� �� ��� �� ��������

���������

*������ �� ��������� ���,���� �� ������� ���������� � ���� �0������� ��� ������

���������� �5��� �������� ��� �������� ��������4�� ����� ������ ,� ������ �������� ��

��� ���� ��� �� ���� ������0������

1� ���������� �� �� �������� ����� ��� ����������� �� � ������ �����/��&

�� �������� �� ������� ���� �������������� ��������� /�� ������� ���� ������

�������� #���� �� �5���������� �� �� �����/��& /�� ��������� �� �/� ��5����� ����

������ ������������� ���� �������#=! ��� *1� ����������� *������ �*� ��������

����������� ����� �� �����/��& ��/ ����� ������������ �� ,�� ����������� ���

������ ������������ %�� ���� �������� ,�� ����������� ��� ������ �����������

�� �� ������ ���� �� �� ���� ��� � ������ �� �/� ��� �� ������� �,��� ACM ����

�� �������� ��������

����( !�%� � ��� ��� '� ��� ����

1� ��� ��������� �� ��� ����� �������� ������ ��������� ������� �� ��������

���������� �� ,� ��/����������� 1� ���������� ��/�� ���������� �� ��������

���������� �� ����� ���������� ���� �� ,� ��������� ,������ �� �� ���� ���������

��� �� ������� ������ ��������� /��� ��������� 1� �������� ��� ������ ���

,� �0������ �� ����� ��� ��������� ���,���� ,�� �� �0������� ��� ���� �� ����

���,���� ��&� �� ������� �� �� ��/�� ��������

Page 34: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ��� ��

1� ��/������� ����/��� ������4����� �������� ���� �� �� �����,����� �� ,����

������ ��������� .�� �0������ �� ������� ������4����� �����/��& ���� ���������

��������������� ������4������ (�� �� ��/�� ����� "��� ����������$ ������4����� ���

,� ���� �5������ ��� ,�� ����������� ��� ������ ������������ #���� ��� ������

�������� �������� �� �� �����,�� �� ������ ������ ������ ������ ,� ���,����� �� ����

����� /�� ������� �� �� !������ "�:*$� 1� ���,������� �� ���� �/� ���������

���,��� �� �� ��������� �� ����������� ���������� ���� ������ ������ ����������

��( &����� �� ���$�����

������ � �0������ �� 6��� �������� ��! ��������� ������� ���� ������� �

���� ����������� ��� �5���������� ,� �������� �� �� ��� ���& ������ ��� ���������

�� �� �� �������� ���������� ��! ��������� ������ A �������� �� ������ ��������

��! ��������� ���� �� ������� � ������ ��� ��/� ��� �5���������� ,� ���

������ �� �� �� ��� ���& ������ /�� �������������� ������� ������ B �������� ��

�������� �������� ��! ��������� �� ���� ��! �������� ,� ������������ ��� ��

D����/�� ������� �� ������ ��� ���&��� ���������� 1� ������� �� ��� ������

�� �������� ,� ������ ����������� ��� ����������� �������� ������ C ������,��

�� ��/������� ����/��� ������4����� �����/��& ����������� ,���� �� *)�.� 1�

�5���������� �� �� �����/��& �� ��/� ,� �������� �� �� �/� /����&��/� �����������

�������#=! ��� *1� � .������� ������ F ��������� ��� ����� ��� ��������� ��

���������� ��� ������ /��&�

Page 35: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �

��� ��� ��� ��������� ��

� !

1�� ������ ��� �� �����/��� �/� ������� ������,� �������� ��� ����������

������ � ��� ������ A /��� ������,� � �������� ��� ������ ��� � ����������

��� ������� ������������� ������ B /��� ������� ���� �/� ��������� �� ����

��� �������� ,� ��������� �� ������ ����������� ��� ����������� ������� �� ��

��� ���& ������ ��������� �� ������ ��� ���&��� ����������

1� ������� ���� ������ �� ,� ��������� �� ��� ������ �0����� �� ����

������� ��������� ��� ������ �� ����� �� �������������� �������� �� �� �������

��������� � /��� �0����� �� �������� ��� �� ������ .����� � /��� ������,� �� ,�����

�� �� ��������� ������� ������� ����������� �� �� ���� �� � &��/� ��� ����������

������������ 1��� � /��� ��������� �������� ��������� ��� �� ��&��/� ����������

����� �� �� ���� �� ��� � ���������� �� �� ��&��/� ���������� �� ��������� ����

�� ������� �� �� ��/���������� ������� 3����� �� �� �����,�� �� �0����� �������

���� ������� �� �������� ��������� ������� �� ����� ���������� ���������� �� ���

������� �������� ��� ��������� ��&��/� !��&����� /��&������ .������� � /��� �0����

�� �������� ������� �� ��������������� ������� /��&������ �� ��� ����� ����������

������ ,� ������� ��� ��� ��������� ��� ��������� 1� �5���������� �� ��������

������������ /��� ,� ������������ ����� �0������� ���������� ��������

�A

Page 36: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� �B

PM

SR Queue SP

Command

Observe

.����� ��@+ %������ ������ ����� ��� ��!

�� ��� �� )���� ���������� ����������

�� ��� �������� � ,���2� �����/ �� ������ ����� ���������� �� J@@K� 1� ����� ���

�������������� �������� ������,�� �� *������ ��A ��� ,� ���� �� �� �0������� �� ��

���������� ������� �� J@@K� /�� �� ������������� �� ������������ ������� ���,�,������

1� ������� ������ ����� ��� ��! �� ��/� �� .����� ��@� #� ���������� ������

�� ������� �� � ���� ��������� � �������� ������ ����� ������� "�� $ /��� ���������

�������� ���� ������ ������� ������ ����� ���� �� "��$� # ��� "��$ ,�5���

�������� ���������� ��������� 1� ������� �������� ��� ,� �� ��� �� ������� ������ "���

�� ��� ���� ���� ��$� ��� ����� �� ���������4�� ,� �� �,����� "�� �� ���,�����$ ��

��������� � ������� ��� ,� � ��/�� ����������� ������ 1���������� ����� ������ ���

��� � ����������� ������� "���� ������� �� ������������ � ����$ ��� � ��/�� �������

"���� ��/�� ���� �� �������� �� � ��� ���&$�

1� ��� ������ "�!$ �� � ������� ���� ��� �������� �� ����������� �����

������� � ������ ��� �� ��/�� ����������� �� �� �� �� �������,�� /�� �������

�� �� ������� ��/�� ����������� �� #� ������� ������ �������� �� ����� �� ��/��

������� ��������� �� ������� ����� �� �� ������ "��������� ����� ��� ���������$

��� ������� �� ����� � ������� �� ��������� � ����� ����������� .�� �� ��&� ��

������������ � ,����/ �� �����/��� ��������� �� ��������� �� ������ �� �� ����� ���

�! �������� ���� J@@K+

� �� + �� I � � @� � � � � �� � @�

����� �������� ��� ��� �������� � �������� �� �� ���� ������� � ������� ���� ���� �� �� ����������� � ������ ����� � ���� ��������

Page 37: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� �C

0 1

01P

10P

0 00R = P 1 11

R = P

.����� ���+ #� �0����� �� � !��&�� ���� ��� ���������� ��

� ��+ �� I � � @� � � � � �� � @�

� ��+ �� I � � @� � � � � �� � @�

� �+ � I �@� �� � � � � � �

/��� � �� � ������� ��� ������ ,� �� �� ������� �� ��/�� ����� �� �� � � �����

�� ������ ���������� �� ������������� !��&�� ����� J@@K� �� ����������� � ��� �

���������� !��&�� ���� ����� ��� �� ������ ��������� �� ��� ��� ���������� ���,��

,������� ������ �� �� ������� ������ ,� �� ��/�� ��������

�� J@@K� �� �� �� /��� �� �� ��� ������� �� ���������� ���������� # �������

��������� ��� ��� �� ������� � /��� ������� �� ���� �� �� I �� �� ��/� �� .����� ����

�� ����� �� ����� /�� �� ������� �� ������ ��� �� ����� ���� ������ ����/��� ��

�� �� ����� @� 1� ������������� ���������� �����0 �� ������� ,� ���� � ���� ��

�������� �������� �� ��� ��� ���� ��������� �� ��� � ������ ��� ,� ��� � I � @�

1� ���,�,������� �� I ����"��" N@$ I ����" $ I �$� � I � @ "��� �� ������ ����������

�����0 ���$ ��� �������������� ��� � ���������� /��&�����

D�� ��� ����������� �� ������ ������ ����� ���� ��� ������� ��� ������������

����������� ��� �� �������� ������ ��� ,� ������,�� ,� � ���������� ����������

!��&�� ����� 1� ��� ��� ������ ��� �� ����� ������ ����� ��� ,� ������4�� �����

����������� �� ��/�� ����������� ,� ������� � ������ ����������� ���,���� �������

��� �������� �� J@@K�

1� ������� ������ ��� � !��&�� ������ ����� �� ���� !��&������ ���� �� ��������

�� ��� ����� �� ���� ������� ���� �� �� ������� ������ ����� ������� �� �� ������ ����

������� 1�������� � ������� �� 6��� ������ ���� ������ ������4������ ��� ,� �����

Page 38: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� �F

�� �� � �����0� ��� ���������� � ���,�,����� �� ������� ��� ������� "� � �$ /��

��� ������ ������ 1� �����0 �� ������ � ������� ��� ��� ��� ��������� �� � �� �

/��� � I �� � �� � ���

# ��� ��� ������ �� � �������� �� ���������� #� ��� ���� ������ �� �� �,������

�� ������� ������ ����� ��� ������ � ������� ,���� �� �� ���,�,����� �� ���

������� ��� �� ����� ������ ����� �� �� �������� ��,��� 1� �������� ���� �� ���

���� ����� � �� ������� �� � ��� �� ������ � �� �� �������� �� �� ����������

���� ���� ��� ������� �������� � /�� �� �,���� �� �0��� �������� ��� �������

�� �������5 ,��/��� ����������� ��� ��/��� �� �����/��� �/� ����������� ����� ���

��������� �����������+

� 1� ���� ������� ���,�,������� ��� �� ����� /��&���� ��� &��/� ����� �O���

���������

� 1� ���� ������� ���,�,������� ��� �� ����� /��&���� ��� �������� ���� �����

1� /��&���� �� ���� ��������� ������� �� ��� ���������� �� ����� .����������

��������� /��&���� �������������� ��� ��� ,� ������,�� ��� �O��� ������ ������4������

1�������� /� ���� �� �0���� �� ������� ,� ����0��� ���� �/� ������������ ��

*������ ���� �� ������� �� 6��� �0������ �� �� ��&��/� ���������� �����������

,� ����0��� �� 6��� ����������� ��� �� *������ ��A� �� �� ������ �0������ �� ��

��&��/� �������������� ������������

� ��� �� *�+���� ���������� ����������

�� *������ ��@� �� �� ������� ��� �� ��� ,� ���������4�� ����� �O��� �������� ��

���������� /��&������ %O��� �������� �� ������ ���� ��� ,� �������,�� �� ���������

���������� ��� ��������������� ������� "��� �� ��� �� /��&��������$� /��� /��&����

�������� ������� �� �� ������������ ��� �� ��� ���� /��� ��� �� �� ���������������

��������� .�� ���� �������� ���� �� �����������/��� ������� �! �������� ������

������ �� ������� �����,�� ��������� ��� ������������4�,��� 1�� �������4�����

������� ���� �� �� ���� �� ��������,����� �� �����/��� �� ��������������� �������

Page 39: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� �G

��� ����� �� �� ����� �� �� ������� ������� ������ D��� ��� ����� ��� ,� ���

�����,�� ��� ������ � ������ �������� �� �� ��������� ��� �����,�� �� ������ ��� ��

���� /���� ,� �,�� �� ������ �� ������0 ���������4����� ������� ��� � !��&��

����� �� ������ /��&����� 1��� /� ���� ��������� ��� ������������� P��������Q

� !��&�� /��&���� ����� ��� ��� ��������� �� ������������� ������� �! �������

�������� ,�� ���������� ��� ������ ������4����� ������� ����� ,� ����� ��� ������

����������� �� ��������� ��������

%�� ������� /��� �����/ ������� ��������� �� �������� ������� ����� JBE� BAK�

,���� �� �� ��������� �� ���������� ��� �������� 1� ��&��/� ���������� �� ��

��������� ������ "���� �� ���������� ��� ���������4� �� /��&����$ ��� ���������

/�� ���������� ��� ��� ���������� �� �������� "/�� ���,�,����� ���$ �� �� ����

��������� ������� 1� ������ ������� �� ��� ���� ���� �� ����� �������� ��� ��

������� ��������� ��������� ��� �� ���� ������� �� ��� ,� ��/� ���� ����� ����

����������� ����������� "/�� ��� ����6�� �� ��� ����$� ��� ������� "��������

������ "# ��� P���������� ��� �������Q$ ����� �� � ���� ����� ������� ���� � �������

��/ ��� �������� �� ���� ��������� ������� ���� �� �� ����������� ������� ������

�,������ /�� �������� � ������ &��/����� �� ��������� ������ JBEK�

.�� �� ���������� ��������� � /��� ����� !�0���� '�&������ ���������� "��$�

/�� �����6�� �� ������������ ��� ����������� ����������� ��/���� ���� ���������

������� !'� �� ������,�� �� *�,������� ����@� .�� �� ����������� �� �� �������

������� ��/ ��� � ����� !' ��������� ��������� /� ����� �� ��������� ����� �� �0���

������4����� ��������� ���������� �� J@@K� �� ��������� ��� �������� ��� ��� ,� ���

�����,��� ,������ �� ������������� ,����� �� ������������ �� ������� ������ �����

���� ����� ����� ,� ��4�,��� ����,� ��������� �� ���������� ��� �� ��/�� �������

��&�� ���� ��������� /�� �������,�� ��/���

1�������� � ������� � ����� ��,�� ���&��� ����� /�� ������ ������������� "���

����,�� �� *�,������� �����$ �� ������� �� ������� ��/ �� ,� ������� �� ��� ����

����� )���� � ���&��� ��,�� �� ���������� �� ��������� � ��������4����� �� �� ��������

��� ����� �� ������� ������� ��������� 1�� ���� �� ���������� ������� �� ����������

�� �� ������� ��������� .����������� ���������� ������� JBAK ��/ ��� � ����������

�� ������� ��������4�� �������� ����� �� �� ������� ������ �� ��������4����� �� ��6����

Page 40: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� �E

��� I

������� ��� � � � ������ ��� � � � ���+ + +��� ��� � � � ���

����

"�$ *���� ���������� �����0 �� ��

����� @ � � � � � ��@ ��� ��� � � � ��� ��� ��� ��� � � � ��� ��+ + + + ++ + + + +� ��� ��� � � � ��� ��

",$ %,������ ���������� ��,�� �� ��

.����� ��A+ *���� ���������� �����0 ��� �,������ ���������� ��,�� �� ��

.���������� ������ ������������� ���� �� �������� ��������4����� ������� �� ������

������� ,� ��� �0����������

��� " �%� ��� �� � � ������ ��

!�0���� '�&������ ���������� "��$ �������� ���������� ��� ��� ����������

���� ����� ������� ���������� ����������� ��� ,� ��/� �� ,� ���� ������ �� ��

���������� ����� "��� �� �� ������ ��4� � ��������� ��6����$ J@ FK� 1� ���������

�� ��� ����� �� �� ������ �� �� �������� �� � �� ����� ��� /�� �� �,������ ������

�� ���� ��&��� �� ������

*������ ���� �� � ������� ��������� ��� /�� �� �� ����� ����� �� I "@� �� � � � � �$

��� �� �� �� �,������ ����� � ����������� ��� ��&�� ������ 1��� �� ����� �������

���� �����0 �� �� ��� ,� ����������� �� .����� ����@ "�$ ��� �� �,������ �����������

��� ,� ��������� �� ��,���� ���� �� ��/� �� .����� ����@ ",$� /��� ��� �� �� ���,��

�� ����������� �,������ ���� ����� � �� ����� � ��� �� I��

��� ����

Page 41: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� �?

1��� �� �� �� ����� �� �� R��� I�����

�� � I @� �� � � � � �� � �� ��� ��/ ��

������� �� �� ���������� ��� ��� ,�� �� �������� ���������� ��� ,� ����� �� J@BK�

1� ��������� ��� ,� ,����� ��� ����� �� ��� �� ��� �������� ����� ���������� ����

���� ����� �� �������� �� �� ���������� ��,�� ��&� .����� ����@ ��� �� �����������

#� � ���������� R��� /��� �������� �� � ������� �������������� �����0 ��&� �� ����������

���,�,����� �����0 �� �� �� ���������� &��/� ������������ �� ���� /����� ���

�������,�� ����� �� R���"�$ � ���"$�

D� ��� ��6�� �� ����������� ���� �� ���������� ,� ����������� �� ������,��

������ �� 1��� �� ����������� ���� �� �� �������� �� ��� ��� � R���"�$����"$� �

��� ��� ��

1� � � � �� ���������� ���,�,����� ��� ,� �������� ���� @ � � �� ����������

���,�,����� ��� ������� ���,�,����� ������� 7������ �� �� � �������� �� @�� �� ����������

���,�,����� ��� � J@ FK�

.�� �0������ ���"�$ �� �/������� �� ��� ,� ����������� �� �����/� J@ FK�

���"�$ I���"@$ N ���"@$ � "@� ���"@$� ���"@$$

���"@$ N ���"@$"��@$

I ���"$ N���"@$ � "@� ���"@$� ���"@$$

���"@$ N ���"@$

1��� �� ����������� ���� �� � /�� ��&�� �� ������ ���� ������� ��� ��

7����� ��� ����������� ���� ������� �� �� ���������� � �� /��� �� �� �������� ��

�� ����� ���������� ��������

�� �� ��������� �� ������ �� ���� ��� � ���������� �� �� ���,�,����� �����0 ��

�� �� �� ���������� ����������� ���� �� �! ������ ������� ��� �� �� � �� ����

/����� ���������� �� �� ��&��/� ��������� ���� ��� ��������� /�� �������� 1��

��� ������� � ��������� �� ������� �� ��������� ��� �� ,���� � �������� �������

�� ����������� JBEK�

�� ���� ��� ������

#� ��������� �� *������ ��@� �� ������� ������ � �� �� �������� �� ��������� �����

���� �� ������4�� �������� ��,�� ��������� �� �� ������ ����� �� ����� ������ ����

Page 42: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� A

������ 1�� ������� �� �����,�� ,������ �� ���������� ���,�,����� �����0 �� �� ��

���������� ,����� ������4��� �� �������� ��,��� (�� �� �� ��&��/� ����������

������������ �� �� ��� �����,�� �� ,���� �� �������� ��,�� �� ������� ,������ ��

���������� ���,�,����� �����0 �� ��&��/�� .�� ��� ������� �� �� ��������� �� �������

� �������� ��,�� ��� �� ��������� ���������� ���,�,����� �����0 ������������ %� ��

���� ���� �� � �������� ������ �������� � ��/ ������ ������4����� ��� ����� ��/

!' �������� ��� �� ��� 1�� �� ��� �� ����� �� �������� ,������ �� �����������

�������� �� ������4� �� ������ �� ����������

�� ��� �������� � ������,� � ��,�� ���&��� ����� ��������� /�� � ������ ���

����������� �������� ��� ����0�� ������������� ������������ /����� �����6������

��������� �������� �������� .�� �� ��&� �� ����������� �� �� ������� ��� �� �� �/�

������� ,�� ��� ����� ��� ����� ��� /�� ���� ��� �/� �������

!��.� ��� � $���������

1� ���������� ���,�,����� �����0 �� � ���������� �� ��� ,� ���������4�� ,� ����

������� ���,�,������ �� � J � @K� � I � @� �� ��� ���������� �� �� ������� /�� �

6���� ���,�� �� �������� ��� �������� ����� �� ��������� � �� ������� �� ���� � I

� �� � � � � ����@� /���� ��� �� �� ���,�� �� �������� ������ ��� ��������� �� (����

�� ���� �������� ������� � ���&��� ��,�� ������ ������ ��� �� ����������� �� ��/�

�� .����� ��B�

��� ���� �� � ������ ��,�� ����������� �� � �� �� /�� ���� ������� ���,�,�����

�� "���� ���$ "� I � @� � � � � ��� � @ ��� ! I � @� � � � � ��� � @$� #�� ��� ����

�� � ������ ��� �� ���� � �/������������� ��,��� /�� � ���� � ������� ��� "*��

*������ ��@ ��� J@@K$� # ������� ��� �� � �����0 /�� �� ���� ��/� �� �� �����

������ ������ ��� �� ���� ������� �� �� ������� ������ ,� �� �� �� �� � ���

���� �� � ������ ��� ��� ,� ����0�� �� � ���� "�� !$ ��� ��� ������������� �������

���,�,����� ���� �� "���� ���$� .�� ��� ���� "�� !$� � ������ ������4����� �� ���������

�� ��� �� ������������� �������� ��,�� ��� �� �,������ �������� ��,�� �� ������ �� �

���� �� �� ������ ��,�� /�� �� ������������� ����0� 1� ������� ��,�� �� �����������

���� ��� ���� ��� ��� ��4� �� ��� ����� �� ��4� �� �� ��,�� ���� �� J@@K�

Page 43: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� A@

R0

R1

S0

S1

S2

A0 A1 A2SA

0.3 0.2 0.5

0.9 0.0 0.1

0.2 0.4 0.4

R01

R02

R03

R04

R00

R10 R11 R12 R13 R14

S: System Status

A: Commands

A Decison Table

.����� ��B+ #� �0����� �� � �� ������ ��,�� "��� I ��� I C$

R0

R1

S0

S1

S2

A0 A1 A2SA

0.3 0.2 0.5

0.9 0.0 0.1

0.2 0.4 0.4

: Selected Decision Tables

: Selected rows for CS

<

R < R < R01 020

<

R < R < R13 141

R01

R02

R03

R04

R00

R10 R11 R12 R13 R14

.����� ��C+ �������� 1�,�� ��� =�/� *�������� ���� ������ 1�,��

������� /��� ���� � ����

.�� � ����� ���� ������ " R��� R��$ ��� ,� �,������ ����� �� ���������� �������� ����

������ �� *������ ��@� ��� �/� ����������� ������� ��� ,� ����� ��� ��� ���������

��� ��� ��� R�� ������� ��� ��� R�� �������� 1��� ���� �������� ���

,��� ������������� �� �� ����� ������� ��� ,� ���� �� ��������� �� �������� ���

�� ����� " R��� R��$ ��� ������� �,������ ������ ������ .��� ��� �������� ��,�� ���

���� � ��/ ������������� �� �� ������� ������ ����� ������� ,� � �� �������� ��

��/� �� .����� ��C� .��� ���� ���� ��/�� �� 6��� �������� ��/ ��� ,� �,������

Page 44: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� A�

CS 0.7 0.3

CS 0.5 0.5

CS 0.2 0.8

CS 0.4 0.6

A0 A1

<

CS 0.40.6

CS 0.3 0.7

CS 0.5 0.5

(R , R )0 1<

: 1−dimensional Interpolation

(R , R )

(R , R )(R , R )

(R , R )

(R , R )

(R , R )

13

14

13

14

1

1^

^

01

01

02

02

01

02

.����� ��F+ :������4�� ������������� ������������� �0�����

,� �/������������� ������������� �������� � �������� �� ��������������� ��������

������ ����������� �� �������� ��� ������������ �� � ��������������� �������� �""$�

�� �������� ����� �""$ ��� ��� ����� " /�� �� ������� �� ,��/��� ��� �/� ������ �

"� ��� "� ��� ,� �������� ������������ �� �����/��

�""$ I"�""�$� �""�$$"N "��""�$� "��""�$

"� � "�"���$

1� ��������� ��������� �� �������4�� �� .����� ��F ��� �� ����������� �� ��

�������������>�0����������� ��������� ��������� �������� ��,�� ��� ��/ ��������� ��

��/� �� .����� ��G�

�0����������� �� ���� �� R�� � ��������� ��R�� # ���� �� ��� ���� ������ �� ������

������� ����� �� �������� �� ���� ���������� ��������������� ������ ��������������

�� �� �������� ��,�� �������� 1� �������� �������� �� ��� ������� �� ������,�� ��� �

�� /�� �/� ������� ,�� �� ��� ,� �0������ �� ����� �� /�� ���� ������ ,� ��������

��� �� ���,�� �� ����������� .�� � ����� ��� �� �������� ���,�� �� ����������

�� �"� � @$� ��� �� ������������� �5��� �� ��������� �������������� �� ��� �� ���

������������ �� �� ����� �� ����� �� /�� �/� ������ /�� �������,�� �����������

�5����

Page 45: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� AA

������������� � �� ��� ���� ���� ���� ����

��� �� � �� � � �� ���� �

�� � ��� � ���� � �� ���������� ��

���� � ��

���� � ��

� ��� �� � ��� � ����������� � �� ���������� ��

���� � ��� � ��

���� � ��� � ��

� ��� � �� ����������� ��

���� � � ���� ��� � ��� � ��������

���� � ����

����� �� � �� � � �� ���� �

��� �� � �� � � �� ���� �

����� �������� ����� ��� �������� �����

��� ���� ��

�������! ��� ��� ��� � "���� ���������� ����

�� � "���� ���������� ����

� � "���� ���������� ����

����#������

.����� ��G+ ������������� �������������

�� ��� �� ,������������� ����������

�(�� ����� � ������ ������� ���� ��

�� ���� ��������� ������������� �� ���������� �� ���������� �� ���� ��� ���� D��&�

���� �� ��,-��� �� ������ ���� ����� �� ����������� ��������� ,� �� �,��������� ��

������� �������� �������� �� ��� �������� � ������,� ��� �������� �������� �� ����

���������� �� ������� 1��� �������� ��� �������� ��� ���� ��������� �������,��

�� ���� ������ ������������ ��� ���� �� *������ ��@ ��� ���� ���� ���� ��� ���

��������� ,������ /� ������ ����� ���,�� ���������� �� � �������������� ������������

%�� 6��� ���� �� �� ����� � �������������� �� �� ��/� �� .����� ��E� # ����

���������� /��&���� ������� ,� � � �� ������� ,� � ������ �� ���������� /��&�����

/�� ��� ��5����� ���� ������� ���,�,�������� ��� ���������� /��&���� �� �������

,� ��� � I � @� � � � � � � @� /��� � �� �� ����� ���,�� �� ���������� /��&�����

Page 46: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� AB

0 1

R (t) = P (t)0 00

1 11R (t) = P (t)

01P (t)

10P (t)

.����� ��E+ #� �0����� �� � !��&�� ���� ��� �������������� ��

t

Stationary SR

Non−Stationary SR

iR (u )s

u 0 u1 u2 u3 u4

.����� ��?+ ��"��$ �� �������������� �� ���� ���������� ��

������� �� �������������� /��&����� � �� 1��� � �������������� /��&���� ��� ,�

����������� �� ��� I "��� ��� � � � � �����$� �� ��� ������ �� �� ,������ � ��������

�� �� ����� �������� ��� ��� ,� ������������ ���� �� �� �� ���������� �� �� ��/�

�� .����� ��?�

7����� ��� �� �������������� �� ����� �� ���� �������+ ,� ������������ /� ���

����� ��� ����� /��&���� /�� ��,������ ��������� �� ����� ��� ��� ����� ��������

�� 4���� ��� ���� �� ����� $� /� ��� ��� � I $� ��� ��6�� � ��5����� �/��

����� !��&�� ����� /�� ������������� ����������� ��� ��������� �0����� �� �����

���������

�������� �� &��/����� �� ��� � ����� �� ���� 4��� �� ���������� �� ��������

�� �0������� �� � ������� ������ ��� ��� ������� �� ������ /�� �� ������������

=������������� /� ��� ���� �0���� �� ,� �,�� �� ������� �� ������ ,���� �� ����

�0��������� ��� ��&� ���� ������� ���������������� ,� �������� �� �5��� ��� ��

������ ���� /��� ��� �� ��� ������� ����������� �� ���� /����� � /��� ����& ������ ��

���������� ���,�,����� �� �� �������������� !��&�� ����� ,� �,������� �� /��&����

Page 47: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� AC

�� � ����������4� ���� /����/ �� �� �����

�� �� �������������� ����������� �� .����� ��?� �� ������� ������ �� �� ��&�

�������� ,���� �� �� �������� ��,�� ������4�� ��� �� �� ��� ��� ��� � ���� ���

�� ����� ������ �� ����.��� ���� � ��( /�� �������� �� ������� &��/����� ��

�� ����� �� �� ��� ������ ,� ����������� �� � ���� ���������� 1�������� ��

�,-������ �� ��� ������� �� �� ������� ��������� ��� ������ ������� �������,�� ��

�� ����� �� ������� 1� ���&��� ��,�� ,���� ������������� �������� ���������� ��

*������ ��� �� ����� �������� ��� ����������� ������� �� ���� ����������� ������ ���

�� ��������� ��� ,�� �� ���������� �������� �� *������ ��� ����� ,� ��������

��� �� �� ���������������� �� �� /��&������ � ������� �/� /����/�,���� ���������

�� ����� �� ���������������� �� �� /��&������

.�� �� ��&� �� �������� � ����� ��� ��������+ ��� ,������ � �������� �� ��

�������� ��� ������� ,� ���"��$� .��� ��/ ��� � /��� ������ �� ������ ������ ��

�������� �� �� ,������ ��� ��� �������� ���� ���� ��� � ����� �� ��� �� ���������

������ ��� ����������� �� � �������� �� ����� .�� �0������ ��"��$ �� �� ������ ����

������� ���,�,����� �� � �������� �� ��� R��" $ �� �� ��������� ���� ������� ���,�,�����

�� ���� �

�(� ���#�� ������ )$$����*

# ������� /����/ ������ �� ������ ������������ ������ �� ������� ������ ���� ���������

1�� ������� �� � ���������� �� �� "*������ ���$ ,������ �� ��������� �� �������

����� ��������� �� ������ ���� ������ "�� ����������� ������ �� � ������� /����/$

������� �� �� /��� �������

# ������� /����/ ������� �� � �������� �� %� ����� ��� ��� ����� "�$� � I

� @� � � � %� � @� ������ ��� �������� ���� �������� ��� �� � � @� � � � � �� � @� 1� ,����

/����/ ��������� �� �� ���� ��� ���� ���������� ��� ����� ���� ������

#� �0����� �� � /����/ ��������� ��� � �/������� ���� �������� �� ��/� �� .���

��� ��@ � #� ��� ���� ������ "�N @$ "�$� � I � @� � � � � %� � @ ��� " $ ������

� ��/ ���� ������� ���� ���

#� � ����� ���� ����� � R��� �� ��� ��� ,� ������ ��������� ,� �� ����� ,��/���

Page 48: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� AF

W(0) W(1) W(2) W(3) W(4)

At time tn

0 1 1 1 0 10........................

........................

W(0) W(1) W(2) W(3) W(4)

At time tn

0 11 1 0........................

........................+1

0 0

SR

SR

W(l −2)w W(l −1)w

W(l −2)w W(l −1)w

.����� ��@ + *����� /����/ ��������� ��� �/������� ���� ��������

�� ����� ���,�� �� ����������� ���� ����� � �� � ��� �� ����� ���,�� �� �����������

�� ����� � �,������ /���� �� /����/�

�� ��� ,� �������,�� �� ��6�� R��� /�� �� ������� /����/ ���� ��� ��� ���

����������� �� ����� � �� � ������� ���� ������ �� ��� ����� � ��6�� R��� �� /��

� I � ��� @&"�� � @$ /�� � �I �� �������������

'�� �� ������ �� ����� ���,�� �� ����� � �,������ ,� �� ������� /����/ ,� ���

��� �� I�����

��� " "!$ I �$ ��� R��� �� � ����� ���� ��� ,� �������� �0������� ��

�������� ��A�

R���" $ I

���������

���

��������

J" "!$ I �$ � " "! � @$ I �$K �� �� �I

�� �� I $ ��� � % &

@&"�� � @$ � ����

"��A$

/���� PIQ �� �� ����������� ��������� /�� � (������ ������� "��� �� ������

P@Q /�� �� �/� ��������� ��� ����� ����/��� ������� P Q$� ��� /��� P�Q �� ��

P���&��� ���Q ����������

1��� �0��� ���� �����,�� ���������� ����� ������� � ���������� ������ ,����� �����

������ ������ ��� ���������� �����

@� 0��� ���� ����� �� ��� �� �� ��0���� ��������� �� R��" $� /�� �� ������� ��

@&%�� .�� �0������ �� %� I @ � R��" $ ������ �0����� �/� ����� �5������ ���,���

��� �?C� 1� ������ %� ��� �� ������� �� �5��� �� ���������� ����� ���

Page 49: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� AG

Time

ii

<

R (u ) or R (t)s

u su s−1

resolution error

adaptation time

i

i

<

R (u )s

R (t)

"�$ =��������� ����� ��� ���������� ����

sliding window (l = 5)w

U s

100 100

1 1 1 1 1 .... 1 0 0 0 0 0 .... 0

",$ (����� ���������� �����

.����� ��@@+ ���������� ����� ������

�� -����� ��������� ����� ������ /�� %� �� ������ ��� �� ,���� ������

�� ���������� *������ � �� ��������� @ @�� ����� @ �� ��� %� I @ � D��

�� ������� /����/ �� �� �� ������ �� "@$ ��������� �� /����/ ���� ��� ���

��� ����������� �� ����� @ " $ /�� ������ �� ��������� �� ����� �� R��" $

" R��" $$ ��,�������� "�� ������ �� �� ���� ���� �� �������� ��A$� 1� ������

%� ��� �� ������� �� �5��� �� ,����� ���������� ����� ���

A� ��� ����� ���� �� ���������� /�� �� ������� /����/ �� �,������� ���� ���

�� � �� /����/ �� �0���������� �� �/������ �� �/� ���������� ���������� 1�

���������� �� �� ��/ ���������� ������� "��$ �� ������,�� ,� �� ��� ����������

������� "����$� 1��� �� �� �� ���� �������� �� 6�� �� /����/� ����� /��

�� ����������� �� �� ��/ �������� ��� 1�� ����� ������ ��� ,� ������� ,�

�������� %��

1��� ����� ������� ��� ���������� ����������� �� .����� ��@@� �� �� �,����� ���

�� ���������� ����� �� ������� ,� ������ �� ���������� ���� �� ��/��� %� �����������

Page 50: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� AE

W(0) W(1) W(2) W(3) W(4)

0 1 1 0 10........................

........................

W(0) W(1) W(2) W(3) W(4)

0 11 1 0........................

........................

0 0

SR

PreviousRequestBuffer

0 W

W

0

1

WindowSelector

W(l −2)w W(l −1)w

W(l −2)w W(l −1)w

s (t−1)r

s (t)r

s (t−1) = 0r

s (t−1) = 1r

s (t)r

.����� ��@�+ !�����/����/ ��������� ��� �/������� ���� ��������

�� ��� #���� �� ����� �� ,����� ���������� ������ %� ����� ,� ������ ��� �� ��� ��

������� �������� ����� �� ����� ��� @ ����� �� ���� �� �/������� ��� .�� �0������

%� ����� ,� ������ ��� � �� ���� �� .����� ��@@ ",$�

1� ������� ,���� ����� �� ��� ����� � ��� � ����� �� "'�"��$$ ��� ,� �0�������

�� �����/��

'�"��$ I�����

!� ���"��$"@� ���"��$$ N @ I

@

@� ���"��$"��B$

1�� �������� ���������� �� ������� ���,�� �� ���������������� �� ��� ����� �

/������ ����� � �� 6��� �������� 1��� ��� �/������� ��� �� �������� %� �� �����

,����� ���������� �� ������ '�"��$ N '�"��$ ��� � ����� ���

.������� �� %� �� ,�� ���������� ����� ��� ,����� ���������� ����� ,����� ����

����,��� ,�� ���������� ���� ,������ ��6����� 1�� ������ /����/ ������� ,������

�� �� �� �� ��&��/� ���������� ������������

�(�( ��� �������� )$$����*

�� �� ������ /����/ �������� �� �� ��� ���������� ��� �� �������� ������ �,������

,� �� /����/ �� � ����� ���� ����� ��/��� �������� �������� ����� ������������ ���

�� ��� ����������� �� ������ ��� ���� ���� �� �������� ��A ��� ,� ���������� �����

���������� /�� %� �� ������ 1� ����� ��� ���������� %� ����� ,� ���������� ,��

���������� %� �� ��� ������,�� ,������ ���� � ��� �� �� ���� ���������� 1� ������

/����/ ������� �� ������� �� �������� ��� ��������� ,� &������ �� �������� ������

�� ��� ����� �����������

Page 51: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� A?

1� ,���� ��������� ��� �� ������/����/ ������� �� ��/� �� .����� ��@�� 1���

��� �� ���� /����/� �� �� �� �� ��� ���� ��4�� ��� �� ���� "%�$� .�� ������������

��� /����/ �� ������� ,� � /�� �� ��������� �� �� ����� �� I �� 1��������

� ������ ���� �� �������� ����������� ���� ����� �� #� � ���� ����� � �� ��������

=������ (�5�� "�=($ ������ ��" � @$ ��� �������� �� /����/ �������� �� ������

� /����/ �� /��� ��" � @$ I �� #� ��� ���� ����� � �"� N @$ �"�$�

� I ��" � @$� ��� � I � @� � � � � %� � @� 7��� ��� ���� �� �������� /����/ ��

� I ��" � @$ �������� �� ���� ���������� /��� �� ���� /����/� ���� ���������

1��� ��� /����/ � ������ %� �������� ���� �������� ��� ����� � ���� �� ����������

�� ���������� ���,�,������� ���� ����� � �� ��� ���� ������� ��� ��/ �� ���"��$ ��

������ �� �� /����/ ������������� �� �� ����� /�� �� ������ �� �� ����������

��� ���"��$ ��� ,� ������ ���������� �� �����/��

R���" $ I

�������� "�"!$ I �$

%���� ��� �$ & "��C$

1� ���������� ����� ������� �� �� ������/����/ ������� ��� ���������� �����

��� ���������� ����� ,�� ���� �� �� ,����� ���������� ����� ,������ ��� ����� ��

��� ��������� /����/ �� ����� ���� �������

D��� �� ���������� ����� �� ������ @&%� "��&� ��� �� ������ /����/ �������$� ��

���������� ���� �� ��� � �������� ����&� �� ������ /����/ �������� 1� ����������

���� �� ���������� ,� �� /����/ /�� �� ����� 6���� /�� �� ��/ �������� "��$ ��

�� �������

�������� � ������ ��������� ��/���������� ,� �����/����/ �������� *������

� ���������� �� /�� ��� �������� ����� �� �� �� ��������� �� �� ������� ����� ��

��� /��� �� I @@ @@ � � � ��� �� I @@ @@ � � � � #���� �������

��� %� �� ��� /����/ "� ��� �$ �� @ � 1��� �� ���������� 6�� � /�� ��� /�

���� �/� ����������� �� �������� @@� /����� /� ���� 6�� ����������� �� ��������

@@ ��� �� 1��� �� ���������� ���� �� C � G I AC ���� ������ ���������� ,�

�� %� �� ���� ���� ��� ��� /� ���� ���� C� G� C I A ���� ������ ,������ �� ��

�� ���� ���������� �� �� �� ��� "� �� ������� 6���� /�� ��$� 1�������� �� �������

���������� ���� ��� �� ����� �� �� A��C�

Page 52: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� B

.�� �/������� ��� �� ��� ,� ��������� ����������� �� �����/��

� �� I �%���"'�"��$ N '�"��$$

�@

�"�%��� �

%��$"'�"��$ N '�"��$$

"��F$

/���� � I ���"'�"��$� '�"��$$� ��� ����� ���������� �� ���,�� �� �����������

�������� �� 6�� �� /����/ ��� �� ����� �������� �� /�� ����� �� '�"��$ N '�"��$�

1� ���� ���� ���������� �� ����������� ���� �� �� �������� �� �� ���� �����������

.������� �� ���� ���� �� ������� ,� � �� ��� �� ������� ����� /�� �� �������������

�� ��5����� ������� �������

�� -#��������. ���'.��

1� �5���������� �� �� �������� ��������� �� ��������� ,� �� ���������� �� �� ����

��0� �� �� ������ ����� �� .����� ��@� 1� &�� ��������� �� ���������� �� 2�0�,�����+

�� �0�����,�� ������ �� ��� ������ ���������� ��� � �������� ��� ��� ,� ������

����6�� �� �������� ��5����� ��������� ���������� ��� ���� �� ��/�� ����������

�������

%� �� ���� ���� �����/���� �0��������� ��� ��������� �� ���� �� ������ ������

��,����� ��� �5���������� �� �� �������� ���������+ �� �����0������� �� ����������

,� �������� ������������ ��� �������������� ������ ��� �� ,� ��������� ��� �������

��/�� ������� ��� ,� ��������� ,� ����� �� ������������ ��� ����������� ��������

���� ��� ,� �������� �0��������� ,� �� ���� ������� �� ,���� ����������� ,� ��,������

���� �������� 1� �����/���� �0��������� ��� ��� ����� /��� ,� ��������� /�� ����

��! �������� �� ������ B�

���� "+$���%�� �� �� ��#

1� �0��������� /��� ��������� �� � *��� :#�% �� �.@C ������ ��������� ���

�� � :# =������ :#�*������ ���&��� ��������� 1� ������� ��������� ��� ��� �0�

��������� /��� ���������� ��/����������,�� 3��� ,� .�-���� ":#�% �� �.@C $

Page 53: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� B@

3�� �� � (�� ��� (� ��D��� D��� ��� D��� ��� D���

�(! �GC A�BE �C@ ��@� F�?G G�CA.�-���� �@A �?C �FG �CB @�F@ ��G�

1�,�� ��@+ ��/�� ������ �� ���������� 3��� ���� .�-���� ��� �(!

HDD DMM

.����� ��@A+ 3���/��� ����� ��� 3�� ��/�� �����������

��� �(! ":#�*������$� 1�,�� ��@ ������� ���� ������� ��/�� ����������� ��������

�� �� ������ ��� ����� ������ "� ��� ��$ ��� ������ ������/� ��� /�&��� �����

������� "��� ��� ��$� 1��������� ����� (�� ��� (� ��� ���� �������� �� 1�,�� ��@�

1� ���,��� �������� �� 1�,�� ��@ ��� �,������ ���� ���� ����������� ����� ��

���/��� ����� ��/� �� .����� ��@A ��� ��� ������� ������� �� ��/� �� .����� ��@B�

1� @�: ��� C: ��/�� ����� �� ����� �/� ������� ������������ �� ��/� ��

.����� ��@B ��� ,�� ������ ��� ��������� �� ���� ���������� �������� ����� ��

=*�A� ����� =������ ���������� �� �� ������� �� ����������� ��� ����� �� JFA� FCK�

� ������� �� .�-����L� 3�� �� 1�,�� ��@ �� � �� /�� ���� ��/�� ������� ����

��������� �) �*�� �%���� +�!��� ��� �,� -�+� ��������� ������ D�� ������� ��

�� ������ ��� ������� ��� ���� ������ /��� �� �� �� �������� /�� �� ����� ���

Page 54: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� B�

PC

HDDmeter

meter

PC

RS232 port

12V

5VRS232

RS232

12V power supply

5V power supply

.����� ��@B+ 1� ������� ������� �� .����� ��@A

��������� ������� # ����� �� �� ������,�� �� ����� �� �� A �������� �������� /��

�� *� �� ��� ����� �� ����� ���� 1� �� �� � �/������� !��&�� ���� ��� ������

� ������� ��� ���� ����� /�� �� ����� @ ��� �� �������� /�� �� ����� � 1� �������

������ �� � !��&�� ���� /�� A� �������

#�������� �� �� ������ ,������ �� �� 3��� /�&��� ����������� ��� ���������

,� �������� ��������� /��� ������/� ����������� ��� ��������� ,� � % 1% *'���

������� ������ ,� �� �� � �� ��������� �� �� �������� �� �� ,� ������� �/�

����������� ��������� % 1% *'��� ��� % 1% #�1�:�� D�� �� �� �� ��

������ ����� /�� �� �������� ��� /������ ��������� �� % 1% *'��� ������ �

������/� ����������� /��� % 1% #�1�:� ������ �� �� �� �� ������ ������ %�

�� ���� ���� /�� �� �� �� �� ����� ����� /�� �� �������� ��� /������ ���������

% 1% *'��� ������ �� �� �� �� ����� ������ /��� % 1% #�1�:� /�&�� ��

�� �� � �� ��� ���� ���������� "���� ��� �������� �� /������ �������� �� �� �� ��

�� ����� �����/� �� /�&��� �����$ �� �� �� �� ������� �� �� �� � 1��� ��

�������� �! ������ ��� ,� ���/�� �� � A�� � �����0� ���� ��� ���� �/� �����6����

��/�� ������������� �� � ����� "�� I������� �� I � �� I $ ��� �� ���� �����

"�� I������ �� I � �� I $� .�� ��� ���� ������� ��/�� ������� ���� ��� �����

��� �������� /�� ������� �� ����������� ������� ��� �� ��/�� �����������

!�������� �� �/� ������� �� �� ��/ ��������� ������������� ���,�,�������� ��

��� �� ������ ��� ��� ,� �,������ �� �� @L� ���������� �� �� 6��� ���� ����������

��� �� ����������� ���,�,����� �� ������� � % 1% *'��� �������� 1� ����� ��

��� ���,�,����� �� �� ���� ������ �� ������� ������,�� ��� ������ ������4������ 1���

�� ������ ����� �������� �� ����� �� �������� ��,�� �� ���� � ��/ ,����� 1��������

Page 55: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� BA

����� ������ �������� ��� �� ������ ��,�� �� ����� @. ,����� ���� /�� ��� ��� ���

��������� � "���,�� �� �������� ������ ��� ��� ���������$ �� @ � 1�� ��/ ������

����������� �� ���������� ������������ /�� �������� ������� ���� ,� ���������� ,�

��� ��/�� ���������� �������

�� �������� /��� �������� �� ������4� ��/�� ����������� ��,-��� �� �����������

����������� �0������� �� ����� �� ����� ,����� �� �/� ����������� �������+ ��

������� /������ ���� "�������� ������ �� ��� �� ��� ������� ,� �$ ��� ��

������� ���,�,����� �� ������� �� �������� ������� ,������ �� � ���������� ���������

"�������� ������ ���� ���� ��� ������� ,� �$��

.�� ��� �0��������� � ���� � I � C� ������������ �� ���,�,����� �� ������� �� ��

�� CM �� �������� ��������� ��� � I @� ������������ �� ������� ����� �� ��� ����

����� �0��������� ,� ��� ������� �������� 1� ���&��� ��,�� "')1$ �� �! �������� /��

����������� ,� &������ �� ����������� �������� /��� ������� /��&���� ����������

�� ��� �� /�� � � C ����� .�� ��� "��� ��$ ���� ������ ������4����� /�� ���������

"�� ������,�� �� J@@K$ ��� �� ��������� ������ ������ �� �� ������������� ����� �� ��

')1� 1� ������ ������� ���& ���� ��� @ ������� �� � *)7 *������ /�� � � !34

����& ���� ��� C� !( �� �������

1� ���������� ��� ������� ������� �������� �� ��� ������ �� ���������4��

,� �/� ������� �� �����+ ���������� ��� �������������� �� �� �����/��� ��,��������

� ������ �� ������� �� ����������� ��������� �� ������� ��� �����4� �� �5���� ��

���������� ��� ������������� ������� 1� ������� ������� �� �� ���������� ��� �������

�������� ������� �� �������������� /��&����� �� �������� ��� ��������� �� �� ��0�

��������� #�� ����������� /��� ��������� ����� �� ������� �������������� ���������

���������� /�� @ � ���� ����� ,� ��������

��� " �%� ��� "����

*���� �� ���������� ����������� �� �� ��0���� ��&������ ���������� �� ��������

����� ������������� � ���� ���� �� �������� �� ������� ���������� �� �� �����������

���� ������� ��� �� � ���� �� ��� ����� �������� ��� ��� ����� �� ����� ��������� ������� �� ��� � ��� ����������� ������� � ����� ���� ����� ���� ������� �������� � ���������� ��!����� "����� ��� ����� ���� ����� �� �����������

Page 56: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� BB

1000.0 2000.0 3000.0 4000.0 5000.0Time

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

P01

Ideal EstimationDouble Window (lw=20)Single Window (lw=50)Double Window (lw=100)

.����� ��@C+ ����� ��� ��������� ����� �� � I � @

���� ���� ����,����� �� ������� �� ������������ ���������� �� � �������������� /��&�

����� .�� ��� ������� � ���� � ������ �� �������������� �/������� ��� /�� ���� ����

���,�,������� ��6��� �� ���������� ��������� �� ����+

��" $ I �C N �� ���"��

($ "��G$

��" $ I �C N �� )��"��

($

/��� ( �� �� ������ ��� � �� �� ��������� �� �� ���������� *���� ��������� ��E

������ ���� �� ( ��� �� � ��� �� �������� ��"(��$ �� ��������� ���������� ����

� ��������� ��"(��$ ��� ��5����� ������ �� ( ��� � ������� ������ ��� ���,���

/����/ ���������� �� ����� �� ��������� �� �� ��� ��� .����� ��@C ��/� �� ������

,������ �� ��" $ ��� ( I @ ��� � I �BC� ������� /�� �� ��������� ��������

,� � ���,�� /����/ �� ����� � "�D� $� � ������ /����/ �� ����� C "*DC $ ���

� ���,�� /����/ �� ����� @ "�D@ $� D� ��� ������� �� ��������� /��������

/�� �� �������� ��� �� ����� ��+ � ��� ���� ��� �� �� ����� ,��/��� �� ���������

�� �� ��������� /������� �� ��� ��� �� �� �������� ��� �� ����� ��������� �� ��

���� ��� ,��/��� � ����� ��0���� �� �� �������� /������� ��� �� �������������

��0���� �� �� ��������� ���� ��� ����� ��� ���� �������������� 2����������

Page 57: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� BC

10 100 1000 10000T = 1/f (log scale)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

A /

Ae

Attenunation of Estimation

Double Window(lw=20)Single Window(lw=50)Double Window(lw=100)

"�$ #����������

100 1000 10000T=1/f (log scale)

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

Deg

ree

Phase Shift of Estimation

Double Window (lw=20)Single Window (lw=50)Double Window (lw=100)

",$ ���� ����

.����� ��@F+ #���������� ��� ���� ���� �� /����/�,���� ���������

Page 58: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� BF

�� �� ���������� /��������� �� .����� ��@C� �� �� �������� ��� �D@ �� ���� �����

��� �D� ��� *DC � �� �� ���� �� ��4�,�� ���������� ����� ��� ������������ ��

�� ���� /��� ������ ��� �D� �� ������ �� �� ������ /������� ��� ���� ����� ���

*DC �

1� �,��� �,���������� ��� ��������� ,� �� ������� �� �� �������� �� �� ����

������ ������� �������� �� .����� ��@F� � �������� �� ���������� �0�������� ��

.����� ��@C ��� ��5����� ������ �� ( � ��� � �������� ����������� ��� ����� ��� ���

���������� ���������� ������ /��� ������� ,� (&�� ��� �0������� �� ������� �� �,����

�������,�� ���� ���� �� #���������� ��� ���� ���� /��� ��� ������� �� ���������

�� ( � �� ��/� �� .������ ��@F"�$ ��� ",$� �������������

#� �0������� ��� /����/�,���� ���������� ��� �� ��/����� 6�����+ �� �� ������ ( ��

/��&���� ���������� ���������� ,�� �� ����������� ��� �� ���� ���� ,����� ������

���� /��� ��� ��� �������,�� ��� ������ �� ( ������ ��� � �����5 ����� ��� ������� ��

�� ���������� �� �������� �� ������ �� /����/ �� ���� �� �����5 ������� 1��

��� ,� ,����� �0������� ,� ���&��� �� � �������������� /��&���� �,������ �� ��

������������� �� �/� ���������� ����� �� ��� ��� D�� �� /��&���� ���������� �/���

���� �� �� ��� ���� � ��� �� ������������ �� �� /����/ ����� %� "��� *������ ��A$

�� �������� �� ���������� ������ �� �������� �� �� /����/� �� ����� �� �������� ��

���������� �� �� ������������� �� ��� 1�� �5��� ��� ,� ����������� �� .����� ��@F

,� ��������� �� ������ ���������� /�� �D� ��� �D@ � /��� �� ����������

,��/��� �D� ��� *DC �������� � ��5����� ������ 1�� ���������������� ������

�� ��� �� �� ������� ����,����� �� ���,���/����/ ���������� �� ����������� &������

����� �� �����6���� ���� ������ /��� �������� �� ���� ��� �0���� �� /����/ ������

���( ,� ��$��� ��� "����

1� �������� �� �5��� �� ��������4����� ��� ������ ������������� � ������� �� �����������

����������� �������� ",���� �� � ���,���/����/ ��������� /�� %� I � $ �� � ��� �� �

���������� /��&����� /�� �������� ��������� ������ �� �� ��� ��� .�� ��� /��&�

���� � ���� ��������� ����� ������ ������4����� ����� �� ���� ����������� ���� ���

')1 ���������4������ 1�� � ��� ����������� ��� C � ���� ����� ��� � ��������

Page 59: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� BG

0.90 0.95 1.00 1.05 1.10Wus/Wks

0.950

0.960

0.970

0.980

0.990

1.000

1.010

1.020

1.030

1.040

1.050

Pus

/Pks

Known Stationary vs. Unknown Stationary

.����� ��@G+ *�,����������� �� ������������ ���������

�� ��/�������������� �������5L� �������� ,� �� �������� �� /�� ���� ��������

,� �� ������� ����� �������

=������ ��� �������� �� .����� ��@G �� � ������� ����� ��� �0�������� �� ������

������ ,� � ����� /��� ����������� ��� �� ����� ,��/��� �� ��/�� ������������

�,������ ,� ������������ ��� ����� �������� "��&���$� ��� �� ����� ,��/��� �� ����

���������� /������ ����� "�&��$� ������ ����� �� "@�@$ ��������� ���������� /���

�� �����0������� ���������� ,� ���������� ��� ������������� �������� �������,�� ���

����� �� �� ������ ������� �� �� ������� ������� �� ���� /����� �� �������� ������

�������� ������ �� ���� ,���6� �� �� ������� ��� ";*$� 1� ������� ������� ��

���������� /�� ,���/ CM ,�� �� ����� �� ��/�� ��� ������������

#� � 6��� �����&� ������ ��� ������� �� .����� ��@G ��� �5����� ,�� ,� ��

������������� ����� ��� ,� �� ���������� ������ 3�/����� �� ���������� ����� ��

�������,�� ,������ �� ���������� ���� /�� ��� ������ ��� �� �����5 ���� �� �D�

"C � ���� ����� ������� � ��/ �������$�

�"��������� �� �� �� ���� �� ������� �������� �� ����� ��������� �������� ����

Page 60: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� BE

���� ������� -���� � �� " �%� ��� ��� .�� ���

1� �������� �� ������� ������� �� �� �������� ������� /� ��������� � ���� ����

���������� /��&����� ,���� �� �� ������������� �� �� ������ �� �����,�� ������ "�����

��� ���� B � �� F � ���� �����$ ��������� ,� �� � ���������� /��&����� ��

/�� /��� ���� �� ������������� ����� ����������� .�� �� ��&� �� ������������ �� ��

�����/��� � ��� ��� �� ������ �� �������������� /��&���� ����� ��� �� "� I � � � � � @?$

�� ������ ��� �� �� ���������� ������ ��� ������� ���

� ��������� �� �5��� �� ��� �� �������� ������� ,���� �� �������/����/ "*D$

��� ���,���/����/ "�D$ ���������� /�� ��5����� /����/ ��4��� � ���� �����������

��� ��������� &��/� ���������� ".�$� ��&��/� ���������� "��$� ��� ,������������

"/�$ ��������� �� *������ ��A�

� �������� �� �,��� 6�� �������� �� �� �� ����� "/0$ ������� /0 �� ��

���� ����� ������ �� �� ����� ��� �� ��������� &��/� �� ������� �� ������ ��������

������������������ �� ����������������� ������� �� ��� ��/� �� �� �� �� ,��������

�� ���� ������� ������ ��� �� ,���&����� ���� �� "���� ���� ����� �� ����������

�� ������/� ��� /�&��� ����$ J@�K� #���� �� /�&�� �� �� �� (� ,����� �� ��0�

�������� ������� �� ������ ,� ��� ��� /0 ����� ���� ����������� ������� ��� ��/��

������� 1�� ������ ������ ,� ����������� �� ��������� ,�� ��� �5��� ��� ,� ������6��

����� �O��� �������� �� ��� /��&����� *���� �� �� �� P,���Q �����,�� ������� �� ��

������ ��� ������������

1� ��/�� ����������� ��� /������ ���� �������� ,� �� ��/�� ����������

���������� ��� �������� �� .������ ��@E"�$ ��� ",$ �� ��������� �� �� ������� /����/

��4� %�� .�� � /��� ����� �� ������ �� %� "���� C �� �,��� C� $ ,�� *D ���

�D ��������� ������� ������ �� ���� ��/�������������� �������5 �� (# �������

%������ ��� ������ ���������� ������ ����� ��4��,�� ���������� �� ����������� ����

�������� ������ ��� �� �� ���������� ����� ��� %� # C � ��� �� �� ���������� �����

��� %� � C �

�� �� ���� /��� �� ������� ��� �� ����� ����������� ���������� ���������� ��

��0���� ����������� ������� ����/�� �� ������ ������� ��/�� ������������

1��� �� ���������� ����������� ������� ",�� ����� ���� ��� �� ����� ����������$

���� ��� ��� �� ���� ���� ��/��� �� /������ ���� �� &��� ������� ��� �� �����

Page 61: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� B?

1 10 100 1000 10000 100000 1000000Window size lw (log scale)

0.700

0.750

0.800

0.850

Pow

er C

onsu

mpt

ion

(W)

Overall Power Consumption(Lp=0.05, Wp=1)

Best AdaptiveKnown StationaryUnknown StationaryDouble WindowSingle Window

"�$ ��/�� �����������

1 10 100 1000 10000 100000 1000000Window Size, lw (log scale)

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

Ave

rage

Wai

ting

Tim

e

Overall Average Waiting Time(Lp=0.05, Wp=1)

Best AdaptiveKnown StationaryUnknown StationaryDouble WindowSingle Window

",$ #������ D������ 1���

.����� ��@E+ ��/�� ��� #������ D������ 1��� ���������� ��� :������ D����/ *�4�"� I � C� � I @$

Page 62: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� C

���������� ,� �� ������� ������� %�� �0����� ���� ��� ,� ��/� /�� �� ���������

�������� /����� ���� ������� ������ ��� ,���&����� ���� (��� �� ��� ���������� ����

��/� ���� ��� �������� ��/�� ������������ ,�� �� ��������� ����������� ��������

1��� ������ /��� ,� ������ �0������� ,� ����� �� .����� ��@?�

#� ��� ;* ��� )*� ���� ��� ������� ���� ��/�� ������� ��� (#� ��� ����

������� ������� ����������� ����������� "������ ����������� ,� �� ������� /������

���� �� (#$� 1��� ���������� ���������� ��� ������ ,� �� /���� �������� �� ����

������� !��&�� �� ��� ��� ,���� ��� �� �� ���� /��� ������ ��� �� ����������

������ ���� ,� *D ��� �D ��������� /�� �� /����/� ��� ��� ��� ��� ����� ��

��� ����� ��� ����� �� �������� �� ���� ������ ,� �� ������������ �����������

.������ ��@?"�$ ��� ",$ ��/ �� ��/�� ��� ����������� ������ ������� ,� ��

�! ���������� ��� ��� ���������� ��,������ �� �� ���� ����0 � �� �������� �� ��

" �0��� (�0�� ��� ���� �� ����� ��� �� ����� �� /�� �� ���������� �� � /��

�������� ����� ,������ �� /�� ��������� ,� ��� �� � �� ,������ ���� /��� �� ����

������� ������ ��� �� ,���&����� ����� �� ,�� ����� �� ������ /������ ���� /��

/��� ,���/ �� ����� ����������� ������� �� ������� ������� �������� �� .����� ��@E",$

�� ,� ������ �C ������� �� @�

�������������� �� ����������� �� *D ��� �D "��� %� I C $ �� ��/��� �������,��

�� ��� �� (# ,�� �� ����� �� ��/�� ��� �� ����� �� /������ ����� ������� ���

,�� ���������� ��� ������������� ������ ��� ,� ���� ������ �������,�� ,� ���������

��������� %�� %� �� ���� ���� �� ����� (% �������� ����� �������� � ��� ,�����

",�� �������,��$ �������5� #� ��� )* ��� ;*� ���� �������� ��������� �� ����� ��

��/�� �� ���� �� ����� �� ����������� ���������� ��� ,����� ������� �� .����� ��@?�

1� ������� /������ ���� ��� ������ ����� �0����� ,� C M �� ����� �����������

�� �� ���� /��� ������ ��� /�� ���� ��� �� ���� ������� ������ ��� �� ,���&�

���� ����� ��� �������� �������� ��&� �� ������� �������� �� &������ �� �������� ��/���

��� ������� ������� �� ���� ������� �� (% "���� ��� ��������� �� I E$� �� ���������

)* ��� ;* �������� ����� ����� % 1% *'��� �������� ��� ����� ,�� � ��/��

/���� ��� � ����������� ��������

Page 63: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� C@

0 5 10 15 20Workload No.

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

Pow

er C

onsu

mpt

ion

(W)

Local Power Consumption of Each Workload(Lp=0.05, Wp=1)

Best AdaptiveKnown StationaryUnknown StationaryDouble WindowSingle WindowBest Oracle

"�$ '���� ��/�� �����������

0 5 10 15 20Workload No.

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Ave

rage

Wai

ting

Tim

e

Local Average Waiting Time of Each Workload(Lp=0.05, Wp=1)

Best AdaptiveKnown StationaryUnknown StationaryDouble WindowSingle Window

",$ '���� ������� /������ ����

.����� ��@?+ '���� ��/�� ����������� ��� ������� /������ ���� �������� ,� �� �!�������� ��� ��� ��,������ �� �� �

�� "� I � C�� I @$�

Page 64: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� ���� ����� � ��� ��� C�

� ���#��� �'�����

�� ��� ������� � ������,�� �/ �� ������ �������� ��/�� ���������� �������� ���

�������������� /��&����� ,���� �� ��������� �������� 1� �������� �������� ���

����� �� ,���� �� ������� /����/� ��� �/������������� ������ ������������� �� 6�� ��

������� ������ ���� � ������� ������ ��,�� /�� �� ������������� 1�� �� �������

������������� ������������ ��� ���� " �EM �� �� ������� ������ ��/�� ��������

����$� 1� �������� ������� ����� �5�������� /�� ���� �������������� /��&������

!�������� ��� �������� ����� �5��� �� �����,����� �� ������� �5 ��/�� ��� �������

����� �� � ���������� ������� *��������� ������� ��/ ��� �� ����� �����������

������������ ���������

#� �� �� ���� �� ���� ������� ��� �������� �������� � ��������� �� ���,���

�� ��/�� �������� � ������ ������ "����� ��� ���&$ �,�������� �� � ������ �������

��������� � ,������ ��� ��� ����� ��� ,� �0������ �� ������� �������� �������� ��

���� �� ���� ���,�� �� ������ 7����������� �� ���,��� �� ���������� ����������

��/�� ���������� �� �������� �������� ����� �������������� /��&������ ������� �

���������� ���,��� ��� ������ ��������

Page 65: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� "

� ����#� �������� ���� �� � !

1�� ������ ������,�� � ��! ������ ������ ���� �� ������� �� 1�� ��������

�� � ���������� �������� /��� �� ������� ���� �������� �������� �� ������ �

�� � ��������� �������� 1� ��-�� ��������� �� ���� �� ������� � ��������

�� ��� �� ��� ����� �������������� ����� ������ /�� ��� ��� ,��� ���������� ��

�������� ���������� ��! ��������� #����� ,���6� �� ��� �������� �� ��� �� ��������

�� ������������� ����,����� �� ��-��� �� ��/�� ����� ������� ������ �� ���� /�� ��

������������ "�� ��������������$ �������� �� ������� ��������� /�� �� ��������� ,�

���� � ��/ �������� ���������� ��! ���������

1� ��-�� �������� �� ��� �������� ��� ,� �������4�� �� ���� ������ .�����

�� ���� ������ ����� �� ������4�� ��� ��� ������� �� ������ �� � ��/�� �����

�� /�� �� ������ ����������� ��� ,� ��0������ �������� *������ � ��������

�� �� �������� ���� ������� �� ����������� ���� � �������� �� �������� ������ �����

�� 6��� ������� ��� ��� ����������� �� �������� �� �� ���� �� � ���� ����������

#���� � ��������� �� �������� �� ��� �������� ��������� 1���� /������ � ��/ ����

������ �� �,������� ��� �� �� �������� �������� �� �� ���� ��������� �� �������� ���

�� �������� ��� �����/� �� ���� ,���� �� �� ������������� ���������� #���� ��

��������� �� ������� ��������� �� �� ������ �� �� �����/� �����������

CA

Page 66: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� CB

��� /0.� �����0 1��'#��

�� ��� �������� � ��������� �� ���� ������ ���������� ����� /�� �� �� ,��� ��

���� �� ������� � �������� ��� �������� ����� ����� �������� # ������ ��� ,�

�,�������� �� � �/������� 6���������� ������ �� ��/� �� .����� @���

#� ��� ������ �� ��6��� �� �� ������ ���� �� ���� /�� �� ������ ������ ��

���� ����� �� �� ���� /�� �� ������ �0��� �� ���� ������ *��������� ���� �������

��� �� ���� ��������� ����� �� ,��� ������ 1��� �� ������� ������ ,������ ��� ,�

������� �� � ���� ������ �� ,��� ��� ���� �������� D�� �� ���� ������ �� ���� �����

�� ������4� �� �����/� ����� �� ������ ��� ,� ��� ��/� ��� ��/�� ������� .��

� ������ /�� � ������ ����� ������ ��� �� �� ��� �����4�� �� JBBK /� ��� ��6��

� �������� /�� �� �� ������� ���� ���� �������� �� ���� �� ,���&����� �����

,��/��� �����/� ���� ��� ��/�� �������� .�� � �������� ����� ����� ������� /� ����

�� ���� �������� �� ����� ������ ,������ ��� ����� ����� �� � ��5����� �����/�

����� .����� A�@ ����������� �� ���� ��� �������� �������� ��� �� ������� ��

�������� ����� ������ �������� �� �� ������ ����� ����� /�� �� ������ /��&����

�� &��/�� )������� ������� ��/� �� � ������ ����� ����� �������� ���� ����������

���� ��� ��/�� ����������� "����� ���� ����$� ������ ����������� ������ �� ����

������ ��� ,� ���������� ,� ���������� �� ���� ����� �� ���� ������������� �� ��

�������� ����� ������ �� .����� A�@� �� ������ ����� ����� �� ���� ������ ������ ��

6��� ���� ������� ,�� �� �����/�� ����� ����� �� ���� ������ ������ �� ������ ����

������� ������ �� ���� ���� ������� ,� ��������� �� ������ ����� ������ ������ �����

������� ��� ���� ��/�� ������ ��� �,������� .������� ������ �� ���� ���� �������

�� ����� ����� �� ������ ,������ �� ���� ������ �� ��� ����� .��� ��� �0������ ��

�� �,����� ��� �������� ����� ������ ��� �������� �������� ��� �������� ��� ����

������ ��� �

'�� � ,� �� ���,�� �� ����� ������< ��� �� ����� ���,�� �� ��/�� ������ ��

�� ������ /��� �� �� ���� �� � N @ "���� ��� ����� ������ ���� �� ����� �� �����$� '��

� I ���� ��� � � � � ��� ,� �� ��� �� ��/�� ������� 1� � ������� ������ "��� ���

��� ����� �����$ ��� ���������� ,���� �� �� ���������� ��� � ������ ����� �����

�5��� ��/�� ��/�� ����������� �� �� ����� �� ���� ���������� ����� .�� � ����� ����

Page 67: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� CC

busy idle busy idle busy idle busy idle

power

time

"�$ D�� � �����/�� ����� �����

power

time

delay

",$ D�� � ������ ����� �����

power

time

"�$ D�� ,�� ����� ������

.����� A�@+ #� �0����� �� ������ �����/� /�� �������� ����� ������

Page 68: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� CF

������� ����� ������ ������������ �� ,� ��������� � ��/�� ����� ��� � I � @� � � � � ��

��� ,� �������� �� �����/��

�� I -� � �-� N �� � ��� N " ���� � -� � ��$ � �� "A�@$

D���� -� �� �� ���������� ���� ���� ���� ����� �� ��/�� ����� �� ��� �� �� ��

���������� ���� ���� ��/�� ����� �� �� ���� ������ #���� �-� ��� ��� ��� �� ��/��

����������� ������ ������������� �� ��� ���������� ��� �� �� �� ��/�� �����������

/��� �� ������ �� �� ��/�� ����� �� �� ��� ��������� ��/�� ����� �� �� � �����/��

����� ����� ��� ��/�� ����� ���� "�� � ����$ ��� ��/�� ����� "��$ �� �� ���� ����� ��

/�� �� ������ �� ��� ��� ��/�� 3����� �� ����� ,� ������� ��� �� ����� �� ����

��� �� �������� ���� /�� ���� �� �� ������� ,��/��� ��/�� ����� � ��� ��/��

����� � N @� D� ��� ������� ������� ������ ��� ����� �� � I � @� � � � � � ,� ��������

�� /�� ���� ��� ������� ��� ����� '�� '� ,� �� ������� ����� ,��/��� ��/�� �����

�� ��� ����� 1��

'� I"�-��� � ����$ � -��� N "����� � ����$ � ����

�� � ����

�"�-� � ��$ � -� N "��� � ��$ � ��

�� � ����

"A��$

1� ���� �0�� ��� ,� ����������� �� �N@ ���-���� ���������� ,������ ,� �� ���������

D� ��� ��� ��������� /�� � ����� ���� ������ ���� �� ����0 �� �� ��/�� �����

'1" ����$ ������ �� ,��� ������� ��� ��� ���� ������+

'1" ����$ I

�� ���� # '�� N @ �� '� # ���� # '��� ��� � # �

� �� '� # ����

"A�A$

1��� � �������� �� ���� ������� ��� ,� ����������� ���� � �������� �� ��������

'1" ����$ �� /�� ��������� �� ,��� ��/�� ����� ��� ����� ,� ����� ��� ��� ����

������� '�� � ������ �� ��������� �� � �� 6���� ����� %� �� �� ������� �� ��� #���� ��

������� �� �� ����� �� �� �������� ��� �� �� �� ���� ������ ����� ����� ��� ��L��

1� ������� ��/�� ����� ��� �� ���� ������ ����������� ,� �� �� ����

Page 69: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� CG

�� �0�#���� !������ &���

���������� �� ������ �� � �������� ����� �������� �� � ����������� ���,��� �� ��������

����� J� K� 1� ���� ������ ���������� �������� ��������� �� *������ A�@ ����������

�� �������� �� ���� ������� ���� �� �������� �� �������� ������� �� ���� /����� ��

���,��� �� ,� ������ �� P/�� ����� /��� '1" ����$ ��� �� �� ��0� ���� ������ ���

�� ������� �������� ��SQ (� ���������� �� ��0� '1" ����$� �� ������ ��� ����� ��

���� ����������� ����� ������ �� �������� �������� �������� ���� ��������� ��� ,���

�������� �� 6�� ����� ���� �0�������� J@C� A�� EB� EAK� 1��� ��������� ��� ������ ��

������� ��� ��� ,� ���� �� ��������� �� ������4� &��/����� ��� ����� ���������� 1�

,� �5������� �� �������� ���� ,� ���� �������� ��� ,� �,�� �� ����� ������� ��

������ �� �� /��&�����

1� �������� ���� ��� � ������� ��� ,� ������� �� ,����� �� /��� �� ������������

���������� ���� ������� ��� �,������ ,� �� �� ��� ��� ��� ����������� ����

�������� '1" ����$� 1�� ����������� ��� ,� ���� �� � �������� ��� 1� �� ��������

�� ��0� � " ����$ ��� �� ����� �� ,���� �� �� ������� ������ �� �� �������� ����� 1�

�������� ���� �� ������� �� ���� �� �� ���������� ������ �� ������,��� 1� ��������

�� �� ������� ,� ���� ��������� /������ � ��/ ���� ������ �� �,������ ,� �� ���

��� �� � ���� ��� �� ��/ ����� �� ������ �� ��� 1� ,���� ���������� ,���� ��

�������� �������� �� ��� /� ��� ������� �� ������ ���� ������� /�� �� ��������

,� �,������� ���� ������� �� �� ������ ����� 1� �������� ������� �� ���� �������

/�� �������� ,���� ���������� ������ /����� ���� �� �������� ������������ ��

������ �� ������� �� ������������ ,������ JGAK�

(��� /� �� � ��� ���

#� �0����� �� �� �������� �������� ���� �� ��/� �� .����� A��� 1� �������� �����

���� �������� ���� �������� �� �������� ����� "�������$� ������ ,������ "����� �����$�

���������� ,������ "����� �����$� ��� ���� ����� "����������$� 1� ���� �� ������4��+

�� ��� �������� ���� ����������� �� ��� ����� �� �� ������ ����� ���������� �� ��

��� �� ��� #�� ���� ����� ��� ����������� ��� �� ��0� ���� ������ ���������� �� ����

�������� ������� ��� ���� ������ �� ���������� ���6����� '���� "� $� 1� ����

Page 70: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� CE

a

b c d

0 3 1

s0

s1

1 2e

.����� A��+ #� �������� �������� ���� "/�� �/� ����� ������$

�� � ��� �� ���� �� ���6����� �� ��� � ����������� ��� �������� ���� ��� ���

,�� ������ ,������ ��� ���������� ,������� ,�� �� ����� ���,�� �� ,������ ��

��/��� �� ��� � ���������� ,���� ��� ���� ,� ���� /�� �� �������� �� � ��������

���� ��� �� ���������� �� � ���� ����� ��� ,���� �� � �������� ���� �� ����������

/�� �� ����0 �� � ��/�� ����� '1" ����$ I � � @� � � � � ��� .��� ���� �� ����� ��� ���

������� �� ��� � I � @� � � � � � ���������� �� ���� ������

(�� ���� ���

# �������� ��� � ����� �������� �� �� ��&�� ,���� �� � ��� ������� ���������� #

�� , ��� � ����� �������� �� �� ��6��� �� � ������ �� �������� ����� ��� ��� ���� ��

��� ����� /� ����������� ������ � ������ ,���� ��� ��� ���� �� �� ��/�� ����� ��������

���� ��������� �� ���� 1� ��������� �� ���������� /�� �� ��� �� � ���������� ,����

�� �� ����� �� �� �������� ���� ����������� �� ����� �� � ��� � '��( �� ��6��� ��

�� ���,�� �� �������� ����� �������� �� �� ���� D��� ������� �� ���� ��

���� ����� ��������� �� �� �������� ���� �������� �� �� ��� ��� ���&�� ��� ��

���� ���� /�� �� �� ����� � �� ��������� D�� ���� ��� �������� ���� �����

/�� ��� �� ���� ����� � � �� �������� ���� ���� �� ��������� #���� ���

Page 71: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� C?

�������� �� ����0 �� �� �������� ���� ���� ,������ �� ���������� ��� �� ��0�

������ .�� �0������ �� .����� A��� �� ���� P� � � � �Q �� ������ /�� ��

�� I P @Q ��� ��� ��� ����� �� �� #���� ��� �������� �� ������ ���� ���� �� ����

� �� ��������� ��� �� ���� �������� '1" ����$ I @ ��� �� ��0� ���� ������ ��� ������

� ������� �� ����� �� ������ �� ��/�� ����� @� #���� /�� �� �� I P Q ��

�� I P �Q� �� ���� P� � �Q �� ������� 7��� ��� ���� � �� ��� �������� �� ��

��� ��� ���� ��������� ��� ����� 1��� �� �������� ���� ���� �� ���� � �� ��������

�� ��� ����� #� ��/� �� ��� �0������ �� ���,�� �� ��� ������ ���� �� ���������

�% �� ������ ��������� �� �� ����� ��������� #���� �/� ��5����� ��������� "P Q ���

P �Q$ ��� ������6�� �� �� ���� �������� ��� ��� ���� �� ��������� �� �� ���� ��

������ ������ ������

(��( !������#

�� ���-������� /�� ����������� � �������� ������� �� ������ �� �������� �� ��������

�� �� ����������� D������ �� ����� �� ������� �� ���� �� ������� �� ��2��� ��

������� �� ���������� ���� /�� �� �������� ����� ���� ��������� D�� �� ����

������� �� �������� �� �������� ���� ����� ,� ������� �� �������� �� �����,����� ��

������� �� ���� ���� ���� ��� �� ����� ��������� �� �� �������� ����� �� �������

������ ����� ,� ���������� 1�� ���& �� ������� ,� �������� �� � �� �� ����

������ � ������ �� ���������� ,� � 6���������� ������ �� ��/� �� .����� A�A "��

������ ���� �� ��������� �� ��� �������� �� ,���� ���������� ,�5��� ��� �����������

,���� ����������$� D�� �� ���������� �� �������� �� � ����� �� ������ �� ��

���� ������ �� �� ������� ���������� �� � ����� �� ������ �� �� ��/�� ������

#�� /�� �� ������ ����� ��� ������ �� &���� �� ������� ������ 1��� �� � ��

�� �������� ������� �� �� �������� ���� ��� �������������� ����� ���������� '�������

������� �� ���� ����������� /�� ������������� ������� ,������ ���������� � ��

�� �������� ���� �� ���������� �� ���� /����� �� �������� �������� ���� �� ���

������� ����������� �� ���������� �� ����� �������� ���� ���� ��������� ��� ��

� �� �� ���� ���� /�� ����� ��� ,��� �������� "������� ���� ����$ �� ��� ��/�

1��� �/� ���������� ���������� ��� ���������� '�� �� ������ �� ������� ����� ��

Page 72: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� F

0 1 2 3

Prediction HitPrediction Miss

.����� A�A+ ��' ���������

-* I '1" ����$� .����� �� �������� �����������,������ �������� �� ��� ����� �� ��

������� ��� ,� ��������� �� ���� ���� �� �� ���������� ,���� ��������������� ��

�� ���� �������� ���� �� �� ��� /�� � ��/ �������� ����� *������ �� �������� ��

� �� �� ������� ���� ����� 6�� ��� ���� ����� /�� ��� ��������� ����� ��

���������� ,����� ��� �� �� ��� ��� �������� ���� � � #� �0����� �� �� ���

������ ��������� �� ��/� �� .����� A�B� *������ ���� ��� ���� ��5����� ���������

1 1 13 2 3 0 1 1 13 2 3

(a) (b)

3 1 2 2

1 12

a

b c d

a

b c d

e

.����� A�B+ #� �0����� �� �������� ��� � ���������� ����

��� ��� � I P� Q� / I P�@Q ��� I P��Q ��� �� ��0� ����� ����� �������� �

��� / �� � ,�� �� ��0� ����� ����� �������� �� @� 1� ��� P� � -Q /��� ,�

������ ��� ��� ���� ��������� �� .����� A�B "�$ ��� �� �������� ���� /��� �������

��� ����� ��������� 1�� ���������� �� ������� /�� �� ����� �������� �� � �� /< ��

�� /���� /�� �� ����� �������� �� � 1��� �� �� ��������� �� ���������� ��������

���� � ��� /� D�� ��� ���������� ���� ������� �� � �� �� �������� ����

���� �� ���� - �� ���������� 1��� �� �������� ���� ���� �� ���� - �� �������� /��

Page 73: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� F@

Decision Tree

TreeHandler

Predictor

Previous

Hisotory B

uffer

ServiceRequester

ServiceProvider

PM

Tree Update

Event Observation

Idle Period

Grouper

IG(tidle ) PredictedCommand

.����� A�C+ ��/�� !������ ���6��������

� ��/ �������� ���� ,������ �� I �� 1� ���� ����� �� �� ��/ �������� ���� ���

�� ������� � ����� "�� ��� ����� �� �� @$� 1��� �� ������ ���������� ���������

�� ������� ��� �� 6��� � �� ���� ����� ��� �� ��/� �� .����� A�B� ��� �� ����

���������� ����������� �� �������� �������� ���� ���/� �� �� ��,������� ������ ���

��� ������������� �� ������ ��� &������ �� ����� ��� ��������� ���������� �� ����

�������� ���� ,��/��� �� ������ ����� ��� ��� ������ ��������� �� �� ��������

���������������

��� ����� ���� ��

#� ��������� �� *������ @�B� ��/�� !������ "��$ �� �� ���� �� ��� � 1���

�� �������� �������� ���� �� ����������� /���� �� �� �� ��/� �� .����� A�C�

�� .����� A�C� ������� ��������� "��$ �� �� �0������ ����������� /�� �������� ��

������ ��� �� ������� �������� "�� $ �� �� ������ ������ /�� ������ �� ��������

���� ������� ���������� 1� ���� ������ ������� "'�1$ �,������ �� ��� �0�����

���� �������� 1�� �� ���� �������� ��� �� �,������ ���� ������ �� ���������� ��� ��

�� ������ �� �� �������� ������ ,�5�� "�2/$ ��� �� ���� ������� 1� ,�5���

�2/ ������ �� �,������ ���� �������� ��� D������ � ��/ ����� �������� �� ��������

���� ��������� ��� ��� �� � ���� ��� �� ��/ ����� �� ������ �� ��� .������� ��

���� ������ �������� �������� ��� �� ��������� �������� �� �������� ������� ��

��������� �� *������ A���

Page 74: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� F�

���� �� ���� ���������

1� ������� �������� �� ��� ,� /�&�� �� �� �/� ��5����� /���� %�� �� /��

�� ������� � ��/ ������� �������� 1� ���� �� /�� �� �� ����� �� ��/�� ����� ��

������ ��� '� � ��� 1� 6��� ���� ������ /�� �� ��������� ���� �������� �� �������

�� ����� �� �� ������ ���� ��������� #�� �� ������ ���� ������ /�� �� ���������

���� �������� �� ���� ��� �� ������ ���� ��������� 1� ������ ���� �� � ���������� ����

��� �� � ������������ ����������� #���� �� �� �� /�&�� ��� �� �������� �� ������

����� '� "��0���� �������$� ������ ��� ������� �� � ��/ ������� ������� ������

�� �� ��� ����� ��� ������� /����� /�&��� �������� ��� �� ��������� �� ��/��

������ �� ����������� ,� ����������� /�&��� ����������� �������� %���/���� ��

�� ���� ��/� �� �� �� �� ������� ��/�� ����� �� ���� ���� ��/��� 1�� �������

���,��� �� �0���������� �� ���� ���� ������������ ���� ��������

��������� 1 ���

�� ���� ������������� �� ������,����� �� ���� ������ ��������� ��/� �� '������

����� �� ��������� �� JBB� ?BK� /�� ���������� ��� �� ����� �� ���� ���� ���� �������

�� �������� �� ����� ���� ������� ������,������ 1��� �� ���������� ������� ��� ����

���� ������� ��� ���� �� ��������� ���� �� �������� ������� ���������� ��������� .��

��� ������� /� ��� � 60�� ������� ������ ��������� �� ������ ����������� �� ����

/����� �� ������� ��������� ,� �� �� ��� ������ ������������ ,�� �� �������

����� �� ������� ��� � ����� ������ �� ���� " ������� �� �� 60�� ������� ������$ ��

6���� ��� ���� ���� ���� �������� �� � ������� ������� ������ ��� /������ ������� ��

��������� ������� �� ��������� ��� ���� �� ���� ������� ������ ��� �� �������

��� ,� ���� ��� �����/�� 1� ������� ����� ���� ��� �� 60�� ������� ������ �� ��

������� �������� '�� )������� '� �� ������ ��� �� �����6�� �� 6���� ��� ���� ����

������� �� ��� � ,�� ������� ��� ��/�� ������� ,�� �� �������� �0��������� ����������

�����/��

Page 75: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� FA

�(! 3�� �� J@@K*���� T( ��+�� (,���,�%-������ 7# ��C ������ "��$ �� @ ������'� "��$ B �� �E FE �������,� "��$ �����) �A @? EE������� "�$ F��) �@ ?CF ��

1���,� 3�� �� J@ CK������ 7# ��C ������ "��$ �� �? �������,� "��$ @��) �A @ FFG������� "��$ A��) �@ G ��

1�,�� A�@+ 3�� �����6�������

��� -#��������. ���'.��

� ������� �� �������� ����� �� �/� ��5����� 3��� ���& ������ J@@� @ CK /�� ��

���� ����� ���� J@@ K� � ���� �/� ��5����� ����� �� ���& ������ ���� J@@ K � ��� ��

�� ����� ��� �/�� ������� ���� ���& ��� �� ���� �� �� ����� ��� �/�� ��� ����

���� ���&� 1��� �� ������,������ �� ���� ������ ����� ��� ��5������ 1/� ��5�����

3�� �����6������� ��� ��/� �� 1�,�� A�@ /�� �� ������� ������ �������� ,� ��

�������� A��� � ����������� � ��������� �� �������� �� ����������� �� �� ��������

�������� �� ����� �� ��/�� ������������ ����� �������� ��� ������ �������� 1�

��������� ���� �������� 60�� ������� ��������� �� �� ����� ������ J�BK� ��� ����

���������� �������� JBBK ��� ���������� �������� ������ ����� �� ������ � ��� �� �������

�� �� ����� �������

1� ��4� �� �2/ �� ���� �� ������� � �� � ,���� ��� �� ��0���� ���

����� �� �� �������� �������� ���� /�� ����������� �� ,� ���� ��� �� ����� �� � �

*���� 60�� ������� ������ ��� �� ���������� ������ �� JBBK ���� ��� ������� ��������

����� ������� ���� �� ������� ����� ����� �� ���� ��� ���� ���������

1� �������� �������� ���+ @$ ,��� ������ "0@$� �$ ���� �� ������� � /�����

6���� "�@$� A$ ���� �� ������� � /�� 6���� "��$� B$ ���������� ������ �� JBBK /��

���� ���������� "2@$� C$ 2@ /�� ����/�&��� "2�$� F$ ������� ������ /�� �������

Page 76: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� FB

����� I '� "(@$� G$ ������� ������ /�� ������� ����� I @��) "(�$� ��� E$ �������

������ /�� ������� ����� ��� �� ���� �� 2@ "(A$� 0@ �� �� ��������� �� ����������

,������ ��� ���� �����/� �������� ������ ���������� 0@ ��� 2� �� �� ����

/�&��� ������� �� �������� �� �� �������� �� 2@� *������ ������� �������� �� ��/�

,���/ /��� �,������ ���� �� �����������

� 2�� �����32�45 �� ��6��� �� �� ����� ,��/��� �� ���,�� �� ������� ����

�������� �� �� ���,�� �� ����� ������������ 1��� �� �� ��� ���� ��� �� 60��

������� ��������� #���� �� �� ����� �� �� �������� ������� ��� ��� ,� ���

������ �������� �� ��� �� JBBK ,������ ��� ��� � ��5����� ���,�� �� �����

������ "����+ M$�

� ���6 ����3�� 45 �� �� ������� ��/�� ����������� ������ �� �� �� ����

����� "����+ $�

� �� �( )�������3�045 �� �� ����� ,��/��� �� ��������� ���� ���� �����

�������� �� ������ ��� �������� ���� ����"����+ M$�

� ���6 �� �( 7 �� � �����3��45 �� �� ����� ,��/��� ����� ��������� ����

���� ��� ����� ���,�� �� ���� �������� �� �� � ���� ������� ������� ��� �������

������,����� "����+ ��)$�

� '���(3��45 �� �� ����� ������ �������� ������ ���� ������� �������4�� ��

�� ������ ����������� ,� ,��� ������ ������ "����+ 3$�

� '����(3�4 45 �� �� ����� ,��/��� �� �������4�� ������ �� 0@ ��� ��� ��

��� ������� �� /��� ���������� �� ������� �� �� ������ �������� �� �� �����

������ ��� �� ���� ��� ����������� �� ��/�� ������ ��� ����������� �������

��������

1� ���������� ������� ��� ��/� �� 1�,�� A��� .����� �� �5��� �� 6���� �� ��/�

���� �@ ��� ��� �� ��� ,� 6������� ��� ���� ���� ���� �������� �� �� ����� ��

��������� ,� �,��� @ M ��� ��� �� ���� ��2����� �� �������� *������ �� �������

����� 2@ �� ����� �� �� ������ ���� ���� �� �� �� � ����� ��������� �� ��������

�� �� ����� ��� 2@ ��� �� �� �����/��� �������� .����� �� �� ���� ������ ���

Page 77: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� FC

�(! 3�� �� J@@K+ 1���� ���� "�/�� ��� ���� ���� �������$%@ !@ !� 3@ 3� 1@ 1� 1A

3= @ EC�F ?F�� ?G�C ?G�C � � �#� �@G� ��@G �@?B ��?E �??E ��BG ��BB ��AB�% � @� @� @�E @�A F�@ C�? @�E#� � ���G ��AF �B�E ��?B @�BB @�A?A �B@A�7 @� @��GA @�@AF @�CF@ C�� � @�C�G @�C B @�AEB�. @� �GEF �EE �FB@ �@?� �FCC �FFG �G�A

�(! 3�� �� J@@K+ 1���� ���� @ "�/�� ���� �������$%@ !@ !� 3@ 3� 1@ 1� 1A

3= @ EB�C ?B�E F �G F �G � � �#� �@�C �@BE �@A� ���G @� @B �@A� �@�E �@B?�% � �F �C ��� @�G @�A @�@ @� #� � @�C�C @�B� C�E?@ B�FGE A�CA A� ?A ��GB@�7 @� @�@? @� FG @�ECC E��B� @� F? @� AE @�� A�. @� �EB �?AG �CA? �@�@ �?AC �?FA �EA@

#� @� �E@A �? ? �C? �@CG �E �E@C �GGG

1���,� 3�� �� J@ CK+ 1���� ���� "�/�� ��� ���� ���� �������$%@ !@ !� 3@ 3� 1@ 1� 1A

3= @ ?@� ??�A ?G�F ?G�F � � �#� �@CE �� �@EF ��B? �E?E �� C �� F ��AB�% � �F �C @� �G ��@ A� @�C#� � �@AC �@ ? ��AB �@C? @�BEF @�G C �AF �7 @� @��GA @�@EA @�BCE C��B� @�A�C @�ABA @�C A�. @� �GEF �EBC �FEF �@?@ �GCC �GBB �FEF

1���,� 3�� �� J@ CK+ 1���� ���� @ "�/�� ���� �������$%@ !@ !� 3@ 3� 1@ 1� 1A

3= @ EG�F ?E� C?�? C?�? � � �#� �@@E �@AA �@�F �@?� �?@C �@�C �@�@ �@AC�% � �A �A @�@ �? �C �F �C#� � �E A �FEC A� @@ ��AEG @�B A @�CCA @�AE@�7 @� @�@A@ @� G@ @�FBC G�E@? @� FC @� A� @�@C �. @� �EEB �?AB �F G �@�E �?A? �?G �EG

#� @� �EAC �E? �FBG �@F �EBG �ECG �GGE

U��+ #������ �� �4 ��� ����� ���� ��� �4 ��� ����� ���� @

1�,�� A��+ ����������� �� �� ������� ��������

Page 78: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� FF

2.14.75.1

88.1

21.6

1.62.5

74.6

2.16.2

91.7

22.3

1.3

76.4

Ratio

IBM/TD0 IBM/TD1 Toshiba/TD0 Toshiba/TD1HDD / Trace Data

IG(tidle )

IG(tidle )

IG(tidle )

IG(tidle ) = 3

= 2

= 1

= 0

.����� A�F+ ������,����� �� ���� ���������

2@ "��� �� ���� ����� ������$� *������ �� ���������� ����� � ���� �� ���������� ��

� �� �� 2@� 7����������� �� ������� �� 2@ �� ��� ��/�� ��� ��� �� ��� ��

�� ���� �,������ ��� �� �� ����� �� 2@ �� ����������� ��������� /�� ����� ���� @

�� ���������� 1�� �� �� ���������� ��� �� �������������� �������� �� ����� ����

@ �� ��� �������� ��� ��� �� ����� ���� � �� ��������� �� �� ����� �� �� ��

��������� ,� �,��� @M� 1��� �� �������� ������� ������ /��� �� �� ���������

�� ��� 2� �� ���� ���� ������� ���� ���� �� �� ����� �� ���� �� ��� �� 2@�

1�� �� ,������ �� ����/�&��� ����� /�&�� �� �� ���� /�� �� ����� ���� ����

���� �������� 1���� �� �������� �� ����������� ��� ���� ������� ������ ,� �,���

C � @GM� D�� ����� ���� @ �� �������� ������ (� �� ������� ,����� ��� ��"@M$�

1�� ���� ��� ,� �0������� ,� �� ������,����� �� ���� ��������� �� ��/� �� .����� A�F�

.�� �� �(! 3�� ��/� �� 1�,�� A�@� �� ����� �� ���� ������� �� ��� �� �����

) ��� � �� ����� ���� �� �/� ����� ���� ��� ��� �� ����� ���� @� #���� ��� ��

1���,� 3�� ��/� �� 1�,�� A�@� �� ����� �� ���� ������� �� ��� �� ���� ) �� �,���

���� ����� ���� ��� ��� �� ����� ���� @� �� ����� ��� ����� ���� @ ������ ��

������������ ����� �� ���� �������� �� ���� /����� �� ���� ������� �� ����� ����

@ ��� ����� ���� ���� �� ���� ���� ,������ �� �� �� ����� �� �/�� ��������� �����

.�� ��� ������� �� 60�� ������� ������ ��/� ���� ������� ��� ����� ���� @� (��

��� ����� ���� � �� ������� �� 60�� ������� ������ �������� ������� ,������ ��

����� �� �� ������������������ ���� ������� ��� ��� ,� �������� /��� �� ��������

������� ��/� ������ �� ���� �������� .��� ���� �������� /� ��� �������� ���

Page 79: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� FG

1���� ���� ��� ���� A�� ����%@ !� %@ !�

3�� ����� "M$ @ � ?E�@ @ � ??�A#��� ��/�� " $ �@EA �@?B �@GB ��@A����� ������� "M$ � �? � �?#��� ����� > ���� ������"�$ � �� F � ��@@������ "3$ @� @� FF @� @��AC������� �?B �EE� �?E? �E @

1���� ���� @ ��� ���� A�� ����%@ !� %@ !�

3�� ����� "M$ @ � ?F�C @ � ?G�A#��� ��/�� " $ �@�C �@�? �@�C �@AE����� ������� "M$ � �C � �C#��� ����� > ���� ������"�$ � @�BC � @�AC?������ "3$ @� @� AB @� @�@@ ������� @� �?FG @� �? @

#������ ������� "�(!$ �?G �?�C �??C �EC@

1�,�� A�A+ ����������� ��� ������ �����

�� �������� ������� �� �������� �����,������

7�0�� � ������ �� �������� ����� �� �� �������� ������� ��� �� ���,����� ����

�� ����� � ���� �� �� ����� ��������� ���� �� ���� ��� ��� �������� #� ��/� ��

.����� A�G� �� �������� ������� ������� � �� �� ����� ����� �0���������� ����

��� @ ���� �������� !�������� ����� �� ������ � �� �� ������ �� ��������� �� ��

����� �� ���� ������ 1� ��������� �� ����� ���� @ �� ����/�� ������ ��� ����� ����

,������ �� �������������� �������� �� ����� ���� @ �� �������� ��� ����� ���� �

'���� � ��������� ������ �0�������� �� ������� � ������ �������� �� ��������

���,�� �� ����� ������ ��� ����� ������� .�� ��� �������� � ��������� ���� ��5�����

����� ��� �(! 3��� 1� 6��� ���� �� �� ���� ���� �� �� �� �,��� �0��������� ��

�� ������ ����� �� �����,� ����� ���� "��/�� ����� ��$ �� ���������� ��� �� ����

����� �� ����'� ����� ���� "��/�� ����� ��$ �� ����������� 1� ���������� �������

��� ��/� �� 1�,�� A�A�

1� ����� ����������� /�� 1�,�� A��� �� ������� �� �� 6��� ���� ��� ������� ��

1�,�� A�A� .��� �� ���������� �� �� ,��� ������ ��������� �� �� ��/� ��� ����������

Page 80: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� FE

0.0 400.0 800.0 1200.0 1600.0 2000.0 2400.0 2800.0Index of Idle Period

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Cum

ulat

ive

Hit

Rat

e

Cumulative Hit Rate(IBM HDD: Trace Data 0)

Adaptive Learning Tree OnlyAdaptive Learning Tree with Filter

"�$ ���������� �� �����"�(! 3��+ ����� ���� $

0.0 400.0 800.0 1200.0 1600.0 2000.0 2400.0Index of Idle Perod

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Cum

ulat

ive

Hit

Rat

e

Cumulative Hit Rate(IBM HDD: Trace Data 1)

Adaptive Learning Tree OnlyAdaptive Learning Tree with Filter

",$ ���������� �� �����"�(! 3��+ ����� ���� @$

.����� A�G+ ���������� �� ����� ��� �(! 3��

Page 81: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ������� ����� ���� ��� ��� F?

�� ���,�� �� ����� ������ �� ������� ���� ������� 1�� �� ,������ ���������� ��

���,�� �� ����� ������ ���,��� �� �� ����� ������� ������ �� ���� �������� #���� ��

��/� ��� ������� � ������ ������������ ����� ����� "�����,� ������� �� ����'�$

��&�� �� �����,�� �� ���� ���� ��/��� 1�� ��������� ������� �� �� ������,�����

�� ���� ���������� �� ��� �0��������� ������ ����� ������ ��� ���������� ,������ ����

������� �� ,�� ��� �� ����� ) ��� � ��� ������� ������ �� �� ������,������ 7�����

������� �� �� �� �� ������ ���� ��/� ,����� ������� ��� �� ���� ����� 1�

������ �� ��� �� ���� ���� /����� ���� ���� ������� /�� 6������� ��� ����������&�

���� ������� ,������ ��� '� �� ��� ������ ��� �� '� �� �� ������ ����� ���� ����

�� �� ����� �� ��������� ,� � ����� '� ",������ �� ��������� 6������� ��� ���� ����

�������$� �� ��������� ����� �� ���� � ����� ������ ,������ �� �������� �������

������� ��������� �� �� ������ 1��� �� ����� �� �������� �������� �������

�����/�� ����� ������ �� ������� ������ ����� ������ /�� ����� ������� ����� ���

6������� �� ������������ �� �� ���� ��/� ��� ���������� �� ���,�� �� ����� ������

�� ��� ��/��� �� ,��� ������ ,������ �� ��������� �� ������� �� �� �������� ��������

1� ������� �� �� ���� �� 6��� ���� ��� �� ������ ���� �������� ��� ��������

,������ ���� ������� �� ������ �� ���� ��� �� �� ����� �� �� 6��� ���� �� ��/��

��� �� ������ �����

�� ���#��� �'�����

�� ��� ������� � ��������� � ����� �������� ��/�� ���������� ������ ��� ����

���������� /��&������ 1�� �� �� 6��� ���������� ,���� ��! ������ �� ����� ������

��� ����� ����� ����������� 1� �������� ������� �� ,���� �� �� �������� ��������

���� ��� ���� ������ ����������� ��� �� �� ,��� ��������� ����� �0������� �0�����

����� ����� �/� ��5����� 3�� ������ ��� �/� &���� �� ���� ���& ����� ����� 1�

�0���������� ������� ��/ ��� �� �������� ������� ����������� 60�� ������� ����

��� ��� ���� ���������� ������� #���� �� �� ��/� ��� �� ���������� �������� ��

�����,�� �� �� ����� ��� �� �������� ������� �� ��� ���� �5����� ,� ��������

�������������� /��&������ !�������� �� �������� ������� ������ �������,�� ��

����� ,����� �0���������� ���� ��� @ ���� ��������

Page 82: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� $

�������� � � ! ������

1�� ������ �������� �� ��! �������� �������� �� ������ � ��� ������ A ��

���� ��! �������� �� ���� ������ ������������� 1� ���������� /�� ��������� ���

�� ��� ���& ������ ��������� �� ���&��� ��� ������ ���������� ��� ������ �� ������

������ �� D����/�� ������� �� ���� ���������� 1� ���� ����������� �����

������ � ���� ���� ���������� ����� �� ��! �������� ���� �� ���������� ,������

�� ��������� �� ��� ������ ��� ��� ��5����� ����������� �� ���/��� ���������

1� �������������� ��� �0���������� ���� ,� ����������� /��� ,� ��������� �� ���

�������

��� ���#���0 ��.�����

1� ��! �������� �������� �� ��� �0�������� ��� �������4�� �� 1�,�� B�@�

�� 1�,�� B�@� 5 ���������� �� ������� ����� �� ��� 60�� ������� ������� #�

��������� �� ������ � ��� ������ A� �� ����� ������ �� �� ����� ������ /�� �O���

��������� �� ����� /����� ���� ������ ������ ��� ,���&����� ���� ��� ����� ����

��/� �� ������ ��� �� ���� ������ ������ ��� ,���&����� ����� %� �� ����

���� �������� ������ ����� ���� ��/� �� ������ ���������� �� �� ����� �� ����

������< ����� �� ������ ������ �� ������ ������ ������������

#�� ��������� �������� "�D� *D� ��� )* ��������$ ��� ������� ,��� ������,�� ��

������ � ��� �� ���� �� ������� � "'1$ �� ������,�� �� ������ A� #���� ��

G

Page 83: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ G@

������ �������� ���������� ��������(% "�� �����$ 7# 7# ����� ������ /�� �O��� �������

�D "���,�� /����/$ ��������� ��� ���,�� /����/ ��� �������������*D "������ /����/$ ��������� ��� ������ /����/ ��� �������������)* "����������$ ��������� �� ������� ��� ���������� /��&����'1 "�������� ����$ ���������� ��� ������� �������� ����� ������

�# JBBK ���������� ��� �0��������� ������� �����������# JBFK ������� �� 5 I ����! � �*�� ���1A ������� �� 5 I A 1@� ������� �� 5 I @�

#1%@ JA K ������� ��� ��-����,�� 5#1%� JF�K ������� ��� ��-����,�� 5#1%A JAGK ������� ��� ��-����,�� 5��/������ 7# 7# �� �����/�

1�,�� B�@+ �������� ��������

������� �� 60�� ������� �������� "�#� 1A ��� 1@� $ ��� ,� ����� �� ������ @� .��

��� ������� � /��� ������� ���� �� �0��������� ������� ������ ��� �������� �������

�������� �� ��� ��������

'8 ����� ������� �� ��(

�� JBBK� �� ������ �,����� ��� �� ����� �� � ������ ���� ������ ��� ,� ����������

��������� ,� �� ����� �� �� �������� ���� ������� ��� �� ���������� �� ��� �������

!������������� ��� ���������J�K ��� �� �J�K ,� �� ��������� ��� �� ������ ������ ��

�� �� ���� ������� 1� ����� �� �� "� N @$� ���� ������ ��� ,� �����0������ ,�

���������J�N @K I � � �� �J�K N "@� �$ � ���������J�K � @ "B�@$

1�� �� P���������� �������Q ,������ �� �5��� �� �� ���� ������ ���� ������ ��

���������� ,� ������ � /��� �� �������� ���������� �� ���������� ,� @ � �� *����

���������J�K �� ���������� �� �� ���� /��� /� ��� �0���� �� �������� �� �����/�+

Page 84: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ G�

���������J�N @K I � � �� �J�K N "@� �$ � ���������J�K

I � � �� �J�K N "@� �$ � "� � �� �J�� @K N "@� �$ � ���������J�� @K$

I � � �� �J�K N "@� �$� � �� �J�� @K N "@� �$� � ���������J�� @K

���

I "@� �$��� ���������J K N��

���

�"@� �$� �� �J�� !K

"B��$

�� ������� �� �������� B��� ���������J�N@K �� ���������� ��� ��� �� ������ �0����

) � ����J�K �� ����� ���������� �����/� ����������� /��� ) �� � �������� ������� ���

@�

�� ��������� �� ������ ��� �� ,���&����� ����� �� ������ ���� ��/� �� �������

1/� ����������� � ��� ) ��� ��� �� �C ��� � �� ��������� �� JBBK�

����� )��$ ��� 0�%�� �������

.�0�� ������ �������� ������ ����� �� �� ��������� �� �� /��&����� ��� �� ��� ,�

������ ��� ���� �����6� /��&������ ,�� ��� ��� ���� ���� /��&������ 1� ��������

��� ����������� �� �������� ������� �������� ��� ����������� #1%@� #1%�� ���

#1%A ��� �������� ������� �������� /�� ����� �� ������� ����� ��������� ��

�� ������ ���� /��&���� ������ �� ������ �� /����� �������� �� �� ,�������� ��

�� ���� ������� #1%@ �� JA K ��������� �� ����� �� �� �������� ���� ������� �� �� ��

����� 5 ���������< ����/���� 5 ��������� �� �����/ �� ��������� �� ���� ������ ������

%� �� ���� ���� #1%� JF�K ��������� �� ����� �� � ,��� ������� �� � ,��� ������

�� ����� 5 ���������< ����/��� 5 ���������� )���&� #1%@ ��� #1%�� #1%A JAGK

������� 5 ��������������< ���������� 5 ,� @ ������ �� ���������� 5 ,� ��� � �������

�� ��.��� /�#.����������

1� �������� ������,�� �� *������ B�@ /��� ����������� �� ,�� � ���&��� �� ���

� ������ �� �� ������� �� ��/�� ����� �� ���� ��� ���& ������� #� ��������� ��

Page 85: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ GA

Applications

Kernel

Non−ACPI Drivers ACPI Filter Driver

ACPI Driver

ACPI

ACPITable

ACPIBIOS

ACPIRegisters

Hardware PlatformBIOS

Power Manager

........

........

PRB

Win

dow

Sel

ecto

r

2−DimesinalPolicy Table

Com

man

der

Interpolator

Sliding Windows

.����� B�@+ #��� ��������� ��� �� ��������

������ @� ��! �������� ��� ����������� �� %* ������ .�� ��� �������� ���/���

�� �� ������� ����������� ��������� ��� ����/ �� ��/�� ����� �� ,� �������

1��� ��� �/� /����� ���� ��������� ��� ��/�� ����������+ ������� ��� ����

���� "#�!$ JB� �K ��� ������� �������� ��� ��� �� ���� "#���$ J@K� 1�

�������� /��� ����������� �� D����/�� /�� �������� #����

#��� �����6�� ��������� ,��/��� ���/��� ���������� ��� ��������� �������

�� ���,�� ��������� ������ �������� ��/�� ���������� "%*�!$< �� %* ��� �����

�������/��� ��/�� ���������� ��������� .����� B�@ ��/� �� #��� ��������� /��

�� �������������� �� �� ���,�� /����/ ������< �� �������� �� �� %* /�� ��������

�� ��/�� ������� �� #��� ���������� ��� �� ���/��� ��� �������� �� #��� ����

����� ��� ������ ��/�� ������� #� #������������� ������ ��� ��� �� �� ����

��/�� ������+ ������������ ��� �� /��&��� ������ ��� ������������ � � ��

������������� ���� ������������ ���� ��5����� �������� ������� (�� ���� � ���

�A ������ ��� ���� �� ��� �������������� ,������ �� ��� ���& ������ ������� ����

������ ����� ������ %��� �������� ��� ���� ����������� �� �� ���� ��������

� ���� !�������� D����/�� �� ��� ��������������� �� D����/�� ��/�� ����

������� �������� ��� ��������� �� �% �������� ����� *+, ���� ���� � "�=�$�

Page 86: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ GB

*������ �=�L� ��� �������� �� ��������4� #��� �������� �� ��� �� ��������� ����

���� ���� ��� �0���� �� ��0���� ����,����� �� �� ��/�� ������� � �����������

��/�� �������� ����� � �� � ����� ".�$ �������� JFAK� # 6���� ������ �� � ������

������ ������� ���� ������ ������ ������< �� ��� ��������� �������� ���� �� %*

��� ��������� ���� �� ��/�� ������� 1� 6���� ������ �,������ �% ���������� ���������

,� �� %* ��� ������������ �� ������ �� ���������� �� ��������� ����������� D��

�� ��/�� ������� ���������� �� ��� ��/� � ������� �� ������ � ��/�� �=� �� ��

��/�� ����� ������ �� ������� �� ��/�� �������

(� ������������ ��/�� �������� �� � ���������� ��������� ������� /� ��� �0�

�������� ��5����� ��������� ������� ��������� /��&������ (������ ���� 6���� �������

��� ����,�� ���� �� �� %* ��� ��� ��/�������� ������� ����������� �������� ��� ���

/����� ��� ����6�������� (���� �� �� ����/�������������� ����������� ������,��

�,���� ,�� ������ ��� �������� /����/ ��������� /��� ����������� ��� �������

��� -#��������. ���'.��

�� ������ � ��� A� � ���� ���������� �� �����4� ��� ������� �� ������� ����������

�� �� �������� �������� ��! ��������� 3�/����� � ������� ��� �0��������� �� � ����

������� ������� �� ��&� � ���� ���������� /�� ���� �������� �� ��� �������

1� �0��������� /��� ��������� �� � *��� :#�% �� �.@C ������ ���������

��� �� � :# =������ :#�*������ ���&��� ��������� 1� ������� ��������� ��� ����

�0��������� /��� ���������� ��/����������,�� 3��� ,� .�-���� ":#�% �� �.@C $

��� �(! ":#�*������$� 1� ��� ���& ���������� ��� ������� ��������� �� 1�,�� ��@�

� ����������� ������ ��� ���,���/����/ �������� ������� ���������� �� #����

��������� ��L� �������� �� ��/����������,�� 3��� �� 1�,�� ��@+ �� !3.� BA#1

3�� "A�E ($ ,� .�-���� /�� ��������� �� � :#�% �� �.@C ������ �������� ����

*��� "������� ��� A�!( ������$� /��� �� �11#�AC FB 3�� "F�BB ($ ,� �(!

/�� ��������� �� � :#�*������ ���&��� �������� ���� :# =������ "������� ���

�CF!( ������$� 1� ,��� ���� �� ���� ����� /�� ��� �� @ ��)��- /�� �� �����

����� �� �������� �� ����������� ���� �� �� ��/�� ��������

#���������� ��! ��������� JA � BB� F�� BF� AG� ?BK ��� ������� ���������

Page 87: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ GC

JFBK /��� ����������� �� �� ���� ��������� ��� ����������� #�� �! ������ /���

������� ����� �� ���� /��&���� ����������� ����������� ,� �� @@���� ����� �� ���&

�������� ��������� ,� ��0� �������� ��,������ ��� �������� ����� ������� �� ��� ��

D����/��71� 1� ������� �� ��� ������� �������� /�� ��������� ,���� �� C �������+

� � + #������ ��/�� ������������ "����+ $

� ���+ 7��,�� �� �����/���

� ���+ 7��,�� �� /���� �����/�� ������� � ��/�� ��������

� (��+ #������ �������� ���� ��� �����/�� "����+ ��)$

� (��+ #������ ���� ���� ,����� �����/�� "����+ ��)$

7����� ��� ��� ������� ��/� �,��� ��� ������� �� ���� 2��� ������� � ��

�� ��/�� ����������� �� 3�� ������ 1� �0���������� ����������� ������,�� ��

*������ B�� �������� �� �������� ������� ��� ������ ����������� �� �� �,��� ��������

D��� ������� ��/�� ����������� � �������� � ������ ������� �� �� �,-������

�������� �� ������ ������4������ ����������� ������� ��� ���� �������� ��� ���� ����

�0����������� 1� ���,�� �� �����/�� ��� �� �������� ������� �� �� �����������

������� ��� �� �� ,� ���� "���������� �� �� �! �����$ �� /�&��� �� �� � 1�

���,�� �� /���� �����/� ������������ �� � ������� �� ���������+ � /���� ��������

������ ,�� � ����������� ��� � ��/�� �������� %� �� ��������� �� ������� ��������

���� ��� �����/� (�� �� � ������� �� �������+ �� ������ �� �������� ����� ��

��/�� �� ���,�� �� �����/�� �������� �� ������ �� ���� ��/�� �������� .�������

(�� ��� ,� ���/�� �� � ������� �� ��������� ����� �� ���������� /����� ���� ����� ��

�������� ���� �! ���������� ����� ,� ���������4�� ,� ��/ ������ �� � � ���� ���

��� (�� ��� ,� ����� ������ �� (���

�0���������� ������� ��� �������� �� 1�,�� B��+ ��/� ��� ���������� /�� �!

���������� ������� /�� ��/��>����������� �������� #�������� ��� ������ ��� ���

�������� ��/�� ������������ 7����� ��� �� �������� ��/�� ����� �� ���� ��������

,� ��� ������ 3���

�� �� ���� /��� ���������� ��� ��� ���� �� �������� ������� ��/�� ��������

���� �� �� ������ ������� ,�� �� ��� �������� �� ���& ��/�� ����������� ,������

Page 88: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ GF

������� ��/�� ����� "���������� /�� �� ������ �� /�&�� ��$ ������� �������� ����

��/�� ��� ������ ����� �� ��/� �� 1�,�� ��@� 1� ���,��� �� 1�,�� B�� �� ������

��� ������ �� ��������� �� ���� �� 1�,�� B�@�

����������� ����������� ���� ��� ������ ������4����� /��� � � C ��� � ��

/��� /����/ ��4�� �� C ��� � /��� ����� ��� *D ��� �D� ������������� #� ���

����������� (% ������ /�� �������� ,���� �� �� �O��� �������� �� �� ������ =�/�

��������� �� ������� �������� ��� ������� ,� �� ������������� ������� ������ "5 I A

��� 5 I @� $� .������� �� �������� ��/ ������� �� ��/�� ����������� �� �� 3��

/����� ��/�� �����������

7����� ��� � ����� ��� ��������� � ,������������ "(#$ ������ �� � ��� ��� ����

������� �� ������ �� ,������ �� �� ������ �� �� /��&����� �� ����� ,������������

�������� ��� ���� ,� ��������� ��� ������/��� ���������� /��&����� �� ���� ����6������

����������� �� *������ ��B ��� ���������� �0���������� =����/���� /��&����� ��� ���

������/��� �����������

1� ����� �������� ,� ;����� �� ��� JBFK ������� �� ,��� ��/��������������

�������5 �� �� ���&��� ��������� ,�� �D �������� �������,�� ������� ,�� ��

����� �� ����������� "��$ ��� �� ����� �� ��/�� "� $� �� ��5������ ,���� /���� CM�

#�� '1 �� ���&�� �� ����� ��� ��/� ����� ����������� ������� �������� �� ��

�/� ��� ��������� # ��5����� �������5 "/�� ���� ����������� �� ��/�� �����������

�������$ /�� �������� ,� 5 I A � JF�K ��� JA K� /��� ��� ���� ��������� ��/��

��� /���� ��������

%� �� ������ ��������� �D �������� �� ��/��� ��/�� ������������ �����/��

,� JBFK ��� '1� � �����&� �/����� ��� �� ��� ���� ������� ��� ��� �������,��+ ��

����������� ������� ������ ,� JBFK ��� '1 �� ������ �/��� ��� �� �D� /�� ��/��

��/�� ��������

�� �� /���/��� �� ������� ��� '1 "�������� �������� ����$ �� ��� �� ������ ��

�� ���������� ������� ��/� �� ������ A� � ,������ ��� ��� �� ,������ �� ���,�� ��

����� ������ �� �� ������ ������ ���� ��� �� ���������� �� ������ A �� ���� ��� ����

/��� �� ����� ����� �� �� ������ ������ �� ��� ����������� �� ���� ���� 1� �������

����� "��������� ������ �����$ �� �� ����� ����� �� �� ����������� �������� ��

������� �� �� �������� �������� ���� ������ ,������ �� ������� �� ������� ��������

Page 89: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ GG

������ � ��� ��� (�� (��(% �AA �C @@E �D �BA @?@ �E @�G @A�B

�# JBFK �BB A�A FB G? C�B'1 �BF BAG �@G CF F�@

#1%@JA K �BG �GA GA EE @��B�# JBBK �C F�A B�G AG A� 1%A �C@ @A? G @CG A � *D �C@ ��F EA ?F� C � � C

#1%� JF�K �C� @?F BE @ ? �B�C)* �F� @GA CB @ � AC��

#1%A JAGK �FB EE@ FBB @? ��A1%@� �FG CC �CC @� � ��/������ �?C � � � �

"�$ '����� ��������

������ � ��� ��� (�� (��(% @�FB @FB @FF

�# JBFK @�?B @F @C @B� @G�F�D @�?G @FE �F @AB @E�G1%A �� C @BG @E @B� A � '1 �� G AG? �A� F� CG

#1%� JF�K �� ? @BG �F @AE �?�?#1%@ JA K ��@? @B@ AG @AC �G�F#1%A JAGK ���� C?C BA B@ B�@*D ���C �?C @EE FE�B� @B��C1%@� ��C� CC A �AE @� � )* ��F @ C A? @A BE�?

�# JBBK ��?? C?C C A A G�F��/������ A�BE � � � �

",$ ���&��� ��������

1�,�� B��+ #������� ����������

Page 90: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ GE

%� � ��� ��� (�� (��C @�EC ��B F@ @@ �B? F�? E@ @�?@ @?E BC @� �A? @ �G� @�?G @FE �F @AB @E�GC ���A @E? BG @ B�G �F�?@ ��AC @FF E? @ �AG AA�FE

1�,�� B�A+ �0���������� ������� ��� /����/���4� ����������� �������� �� ���&��� ��

����� ����� ��������

1� ����������� �� *D �� /��� ����������� (�� �� ���&��� ��� ������ �0�����

������ *D ������� /��� ��� /���� ��� �D� /��� ��� �������� �������,�� �������

�� ���������� �0���������� � ,������ ��� �� ��� �� �� ,����� ������ �� �����/����

/��&������ #� ��������� �� *������ ��A��� �� �� �� ���� ��� ����� � ����� ����� ���

���� ��� %� ������� *D �������� �� ����������� �,��� ����� ���������� ���,�,����

���� ���� ��� ������ 1� ��,������ ����������� ���� �� ��� ���� ,� �������� ��A

�,��� /��&���� ���������� ��� ����� ��4��,�� ���������� ������� %� �� ���������

��� ��������� ���� ��� ������ �� ����������� �� �D�

� ���� ��� � ��� �� �0��������� �� �� ���&��� �� �� �����4� �� ����������� �� �D

�� /����/ ��4� %�� =������ ��� ��/� �� 1�,�� B�A� ��/�� ������� �������� ��������

������ �� %� ��������� ,������ �� � ��/�� ���������� ������ ����������� �������� ��

�� ���� ���� ��/ ��� �� ������� ������� �� ������� /�� %� I � � *���� �

������ ��������� �� %� ���� ��� ������ ��/�� �����6������� /��� ��������� ����������

��������� %� I � �������� �� ,��� �������5 ,��/��� ��/�� ��� ������������

.������� � �������� �� ��/�� ������� ������ ,� �� ������ ����������� ���

�� ��/�� ������ �� �� ������� ������ ������� ,� ��� �������� .�� ��� �������� �

�������� �D ��� �� ����������� ������� �������� �� JBFK �� ��/������ ������ ��

�� ������ ��������� 1��� ��� �/� ������� �� ������ �� ����������� �������+ �(

��� ��/�� ������ ��� 3�� �� �������,�� �� ��� �������� ��( ��� ������ �����������

�� ���� ������� ,������ �� �� � ������� ������� ,� ������� �� ������� ����� �� ��

,���&����� ����� /����� ��� ������� �������� ���� ������0 ������������

� �������� �� ������� ���/� ,� �� ������� ������ ,� ���������� �� �����������

Page 91: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ G?

�� �� #� �������� .�� ��� ������� � �������� �/� �������� �� �� ��/�� ��������

1� 6��� ������� �� �� ���� �� �� ��/�� ������� ���� ��� 1�,�� B��� ,�� �� ������

������� ���� ��� ����� ��� ������� �� 3��� �� ���� /����� �� ������ ������� ����

�������� �� ������ ������ ������������ ,�� �� ���� ��� ����� �� ��/�� ����� �� ��

3��� 1� 6��� ������� �� ������ �� ������� �� ������ �� ��� ������ �� �� ��/��

������ �� �� ������� ������� /��� �� ������ ������� ��� ,� ���� �� ������� ��

������ �� �� ������ ����������� ������� �� �� ������� ������� )���� �� ������

�������� � �������� �� ��/�� ������� �� �� �������� ��� �� ������ ������< �� ������

�� ,� ���� ����� ��� ,�� ��������� " �EM ��� �D ��� �FM ��� �� �����������

�������$�

%� �� ���� ���� �� ����������� �� �� ������� ��/�� ������ ,� �D /�� ���

�,����� ��� �� �� ��/�� ����������� ��� 2��������� ������ ,� ���� ����������

��� �� ������� ��� ���������� 1� ������ �� �� ��/�� ������ ��� 3�� �� ��

������ ������ ��� ���� �����6������ ��������� �� �� ��/�� ������� �������� �� ����

����������� 1� ��������� ��� ���������� � �������� �� ��/�� ��������� ,� �D

��� �� %* ���������,�� �������� � �� ����� ������ ��/�� ,������ �D ������� � ��M

�� ��/�� ������� /��� �� ����������� ������� ��� @C�GM �� ��/�� ������ ",��

������� �� ��/�� ������� �� �� ������ �����������$� #���� �� ���& ��/�� �� ��

������ /�� ��������� ,� FM ��� ,�� ���������� 1� �������4�� �D �����������

����������� ������� �� ����� �� ������� ��/�� ������� /��� ���������� �� ����

���& ��/���

��� ���#��� �'�����

�� ��� ������� � ������,�� �/ �� ��������� ��! �������� �� ���� ������ ��������

����� 1� �������� ��� ����������� �� D����/�� ������� �� ,�� ���&��� ���

������ ��������� ,���� �� #��� �������� ��� 6���� ��������

1� ������� �� �� ����������� �������� ��� �������� ��� �� ��� ���& ������

����� ��������� ��� �������� ���� ��� ��� ���� ����� ��� �������� ���� �� ������ ����� ����� ������� ��� ���� ������ �� ���� �� #$$ �� ���� ��% �� ��� � ��������� $&�

Page 92: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� �������� �� ��� ������ E

��������� �� ���� ��������� ,� ���� ������������� 1� ������� ��/ ��� ���,��

/����/ ������ ����������� ��� ���� �������� �������� �� ����� �� ,�� ��/�� ���

������������

Page 93: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� %

� &����' ������ (�����)����

1� �,-������ �� �� /��& ��������� �� ��� ������ �� �� ������ � �����/��& ��� ��

������4����� �� ��,����� ����/��� ����������� ��������� � ������� ��������� ���

� ���� 2�/ �� ������ �� ������������� �5��� �� ��������� ����� ����� ���6���� ���

������� ����������� *�� � ��������� ���������� ���� ,�� ������ ������� ��� �������

���� ����������� ������������ /��� ���������� � ������,�� �������� �� /���������

����������� ��� ���� ��4��

1� ���� ������� �� ������������� �5��� ,� ��������4��� ������������0������ ����

������� ��� �� ���� ������ ������ �� ���� ����������� 1� ���� �5������ ����

�����4������ ��� ������������� ������� ��� ������6��� ��� �� ���� �� �����������

����� ������� �����������

�0���������� ������� ��/ ��� ��� �������� �������� ,�� ������ �����������

��� ����������� �� �� ������ ���� �� �� ���� ��� � ������ �� �/� ��� �� �������

�,��� ACM ���� �� �������� �������� #���� �� ��������� ����� ������ �������

������� ���� ������4����� ���� /�� ������� �� �0������� ������

E@

Page 94: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� E�

�� 2���� /0�� ��0 �����.. 3.��

����� /� �� ,��� ��� ���1��% �� ���$ ���

1� �������� ������,�� �� �� �����/��� �������� ���� �� �������� �� �������������

�5��� �� � ����� ������� ,� ��������4��� �� ��� ���������� ��� ��� �������� �������

����� ������ ��� �0�������� 1� �������� ���� �� ��� �������� �� �� ������� ������

����������� �� /��� �� ����������� ,� �������� ������������� �5���� 1� ��������

�4�� ������� �������� ��,���������� ������� ������������� �5��� �� �� ������ �����

,�� �� ����� ,����� ���������� 1� P������ ����������Q ��� ������� ������� ��������

�4����� ��� �������� ,� ����&��� �� ������ ������ �� �� ���������� �� �����������

1� �0����� �� .����� C�@ ����������� �� ,���� �����

�������� �� 6��� ���� �� ��������� ��� �� ��������� ����� *������ �� 6���

��������� � �� ��� ? M �� ��� ������� ���������� #���� ������� �� ���� ���������

���� ��� �� ���� ��������� �� )���� ���� ������ ������� � ������� ��������� ���

�������� �� ��������4�� ��������� �� ��� �� ��/� �� .����� C�@ ",$ /�� �������

�� ������������� �5��� ������������

�� �������� �� ������ �� ���������� � ��� � ��� ��� ��/��� � 1�������� ��

��������� ���� ��� ������ ,� ���������� ��,�������� ,� �� ��/ ��������� �� ����

�������� /� ��� ������� �� ,� � ����������� ��������� /�� ������� �� �����������

��������� ���� ��������� �� �� ������ �� � ������ ���� � � ��� "�:�$ ���������

����� ��� ��� �� .����� C�@ ",$� � ���� ��� �������������� ���� ����� ��� �� ����

���� #���� �� �����,�� /��� ����� �� ����� ��������"��� �$ �� ������ ���� �� ����

������ "�'#$�

D�� �� �:� ��������� ������� � ������ ����� �� ��������4�� ���� ������

�������� �� �� �������� ������ ���� �� �0������� /�� ������ ��/�� �����������

�0�������� ��� �� �������� ����� %� �� ���� ���� �� /���� ���� �������� ������

/�� �� �'# ���� ��� ��&� ��� ���������� �,������ ������ ������6�� ,� �� ����

6����� �� ��� ����� �� /���� ���� ����������� �������� ��� ��� ���� �� ������ ��

������� �� �� ���� �� ������� ����������� ��� �� ���,�� �� �'#L� ������ �� ��

����������� ���������� �������� �� /���� ���� ����������� ����������� �� ��������

�� �� ������ ��������� �� ��������������� �0��������

Page 95: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� EA

�� �� ���� �� � $� %� � �&���'� �&���'� �� ���#� � ��(((((((((((((((���#� � ����� ���� �� %����� �� � �� � � ��� ���� �

���#� �� ������ ���� �� �����#� �� ����$� �� �� ��

����� ������� �� ��� �$� ��� ���� ��� �%� �

��� �� �# � ����� �� � �� � � �$� ����

����� � �� � � �$��� �����# �� � � ��&�' � �%�

���#�� �# ��

"�$ %������� ������� �� �� �

��� �� � $� %� � �&���'� �&���'� �� ���#� � ��(((((((((((((((�� ��)� ����� %�� ���#� � �� ���������� ���#� � ����� ���� �� %����� �� � �� � � ��� ���� �

���#� �� ������ ���� �� �����#� �� ����$� �� �� ��

����� ������� �� ��� �$� ��� ���� ��� �%� �

��� �� �# � ����� �� � �� � � �$� ����

����� � �� � � �$��� �����# �� � � ��&�' � �%�

���#�� �# ����� �� ������� ���� � ���#�� �� ���� �)� ������� � ��� %� �

�� � �� � ** % �� �� ���#�� �����#�� ��

",$ *�������4�� ������� ��� �� 6��� ���� �� ��� "�I ��� & I $ �� �� �

��� �� � $� %� � �&���'� �&���'� �� ���#� � ��(((((((((((((((�� ��)� ������ ���#� � �� ������ %����� ���#� � ����� ���� �� %����� �� � �� � � ��� ���� �

���#� �� ������ ���� �� �����#� �� ����$� �� �� ��

����� ������� �� ��� �$� ��� ���� �

��� �� �# � ����� �� � �� � � �$� ����

����� � �� � � �$��� �����# �� � � ��&�' � �%�

���#�� �# ����� �� ������� ���� ��� �%� � ���#�� +�������%� ���� �)� ������� � �

�� � �� �� ���#�� �����#�� ��

"�$ ��������4�� ������� ��� �� 6��� ���� �� ��� "�I $

.����� C�@+ �0����� �� ������ ���� �������������� ����� �� �������� ��������

Page 96: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� EB

�� �������� ��5����� �����,������� ��� ���� ������4����� �0���� 1�� ����� ���� ��

� ��� �� ����� ���,���� ��� ��� �� ������ �� ,��� ��� �� ��������������� ��� ��

�0����� ��/� �� .����� C�@� �� /� ������ �� ������ ����� �� �� �� �������� ����

/��� ,� ��������4�� �� ��/� �� .����� C�@ "�$� 1� �� ��� �� .����� C�@ "�$ �� ���

���� �������������� ��� �� �� ��� �� .����� C�@ ",$� ,�� �� ��������� ��� � I

/��� ����� ���� ���������� ��� �� ��������� ��� ,�� � ��� � ��� � .�� ���

������� �� �� ��� ����� /�� ��������4�� ���� �� ���� �5������ �� ������ �� �������

������������� �5���� 1�� �� �� 6��� ����� ���,��� �� ��� ��������

7�0�� �������� �/� ��������� ����� ������ �� ���� �� .����� C�@ /�� �� �������

���� ��� ��������� � "�� ������ ��������� �� �� ���� ��������� ����$ �� ������

������ ������ � � ��� �� �/� ��������� ����� �� � �'# �� ���� ������ ���������

������������� ������� ���������� ��� ,� ������� ��� ��� ��������� ���� �� ������ ����

���������� �5���� 3�/����� ���� �� ��� ��� �� ,� ���� ,� ������� ��������� �0����

���� ��������� ,������ ��� ���� ���������� ��� ��� �'#�� 1� �5��� �� ���� ���������

��� ,� ����� �������� �� �������� ��������� �� �� ������ ���6��������� .�� ���

������� �� �� �������� �� 6�� �� ,��� ���,������� �� ���� ��������� ��� ��� ����� ��

��� �0������ ���� ��� ���� �����,�� ���,�������� ��� ��� ����� ,�� �� ���,�� ��

���,�������� �� �0��������� /�� ������� �� �� ���,�� �� ������ 1�� �� �� ������

����� ���,��� �� ��� ��������

#���� ��� ���� �� ��������4�� /�� �� ,��� ���,������� �� ���� ���������� �� �� ����

��������� �� ���& �� ��������� ����� �� ��������4�� ������ ,������ ,�� ��������4��

����� /��� �������� ���� ��4� ��� ��� ��� ����� ���� ���2��� ��� �� ���� �����������

������� ��������� 1��� /� ���� � ����� �� �����4� �� ���,�� �5��� �� �� ��������

�4�� ����� ������ ,� ���� ���������� /�� �� �� ���� ���,��� �� ��� �������� 1��

����� ��������� ��� �� ���� ���,���� ��� �������� ��������� ��� �� ����� �� ��

,��� ���� ��������4������

1� �������4�� /� ��� ���� ����� ���,���� �� ��������4� � ������� ��� ������

������

@� $����.���� �� ����� �� �� 6�� �� ���� �5������ ������ ���� �����

������� ������ ����� ��� ��� ��������� �����

Page 97: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� EC

�� $����.���� � ���� �*���� �� �� ��������4� � ��������� ���� ��� �� �����

������ ���� ,� ����������� ���� ����������

A� 9 ��� �:������.���� �� ����� �� �� 6�� �� ���� �5������ ���,������� ��

��������4�� ������

� /��� ��� �� ���� P���� ����Q ��� P��������� ����Q �����������,�� ������ ����

�� �� �0������ �0���������� #���� ��� �� ��&� �� ����������� /� /��� ���� ��������������

����������������� ���������� "���������$ ����������������� ���������� "���������$�

���� '��%����� .��2#��� ��� ��� 0��� ���%� ��� '���

1� ��������� �����/��& ���6�������� �� ��/� �� .����� C��� /��� �� �������

��������� ���� ��� � ���6��� ������� �� ,���� ����������� ��������� �� ����� ��

�������� ������ 1� ������������� �5��� ��������� ������ �� ����������� ���������

���,��� ��� �� ��������4����� ������ ��� ���,�� �5��� �����4�� ����� �� �������

���� ��������4����� ��� �� ���,�� �5����������� ��������� ���,����� ������������� 1�

������ �����/��& �� ����������� ,���� �� *)�. J@ K� �!�V JAK �� ����� �� � �������

��������� �� �� ��������4����� ������� �** "��������������� ����� ���������$ �� ,��

��������4����� ������ ��� ���,�� �5��� �����4�� ��� ,� �������� ��������� �� �� ����

��� ��������� �� �������� �� ���������� ���/��� ����������� ��� �� ��������4������

��� ���� ��������� �� .����� C�� ����������� �� ��� ���� �� �� ������� ���������

������ 2�/ ��/� �� .����� C�A� 1��� � /��� ,���2� ������,� ��� ���� �� ��� �������

��� �� ������� /��� ,� ������,�� �� �� ����� ���������

� ������������ �� ��1 ��6 1/� ����� �� ���6���� ��� ��������� �

��� ��� ������� �������� ��� ���� ��������� )���� �� ����������� ����

��� ��� ������� ��������� �� ������������� �5���� �� ���������� ��� ����

������ ����� ��� ���������� %� �� ���� ���� ���� �������� ������6�� �'#�

��� ���� ������ ������ ,� �,������� �� ��������� ����� ������ �� ���������

����� �

� $����.���� �� �����6 (���� �� ���6���� ������������ ��� �������� ����

��� ����� ��� ����������� �� � ���������� ���� "*������ C�A$� 1� ������ ��

Page 98: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� EF

Execution frequencyinstrumentation tool

Value localityinstrumentation tool

C source program

Instrumented program

C compiler

BinaryExecutable

Profilinginformation

Computationaleffort estimator

Set of promising common cases

Set of specialized cases

Specialized program

Loop controller

Partial evaluator

ISS

Binary tree builder

Set of selections for specialized cases

ISS

Instrumentation tool

Profiler

Specialization engine

Global effect analyzer

* ISS: Instruction-set level simulation

.����� C��+ 1� ���6�������� �� �� �������� �����/��&

C Source Code

Code Instrumentation

Profiling

Final C Code

Architectureindependent analysis

Architecturedependent analysis byinstruction−level sim.

Common−case selection

Common−case specialization

Global effective−case selection

.����� C�A+ %������ ������ ���� �������������� 2�/

Page 99: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� EG

����� ������ ��������� ����� � ����� -�� "7��$ �� �������� ��� ��� �,�

-��� �� �� ���������� ����� � � ���������� �� �������� ���������� �� ���

�,-��� �� ����� �� ������������� �5���� (� ��6���� � �������6��� ����������

������ ����� � ����� ������� "�1$� ������� ������ ����� ��� �������

� $����.���� � ���� �*����6 ��� ���� ��� ������ �� �� �������� ���� ��

��������4��� �� ��� �����/��&� ��������4����� �� ��������� ,� �!�V JAK /�� ��

� ������������ "�5�����$ ������� ���������� �� �������� �� �� ��������4�� ������

����� �� ������ ���� � � ��� "�:�$ ��������� �� ���������� #���� ������

���� ����������� �� ��������� �� ��� �� �������� ��������� ���� �� �������� ,�

� ����������� ��������� �� ��/� �� .����� C�@� .�� �� ��������4�� ���� �� ���

������ ����� ����������������� ���������� �� ��������� �� ������ �� ������� ��

�� ��������4����� ��� �� ����� /�� ��/ ����������� ,� ��������4����� ���

�������� ��� �� ��0� ����� 1� ����� ����� �� ��� ���,��� �� �0��������� /��

������� �� �� ���,�� �� ����� ��� �� ������� �� �������� ��������� ���������

,� �� ���� ���������� ��� �� ����� ����� ��������� /��� ,� ������,�� �� *������

C�B�

� 9 ��� �:������.���� �� �����6 1�� ���� �����4�� �� ��������� �� ��

��������4�� ����� ����� �� �� �������� ���� ��� ������� �� ��������4�� �����

�� ,� �������� �� �� 6��� ��������� 1� ����� ����� ��� ��� �������� �� ����

�0��������� /�� ������� �� �� �� ���,�� �� �� ��������4�� ������ ��� � �����

����� ��������� �������� ,���� �� �� ,���� ��� ,���� �������� �� �������

�� �� ,����� ���� ,���� �� �� ��������4�� ������

� ���4.��

���� 0*� � ��� ��� �� ���2���

!��� ���6���� ��������� ��� ,���� �� �����,��� �� ,����� �0�����,�� �� �0����� ����

�������� ��������������������� ����������� ��� �� ������ ������� ������� ���

�0������� ���� ����������� *���� ��� ��� �������� ��� �����6� ������ �������������

Page 100: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� EE

��� ��� ������� 2�0�,����� JGGK�

�� ��� ����� �� �� ������� �� ��� ���� ���������� �������� ����������� ����� ���

�������� ��������������������� ���6���� /��� &������ ������������ ������������ ��

���� /����� �� �� ���� ��������� �� �������� /�� ����� �� ���� �������� �� �������

������������� �5��� ����� ��� �� &��/ �� �0��� ������ �� ������������� �5����

�������� ��� ��� �0��������

� ���� �� *)�. �������� �������������� J@ K ��� ������ ���� ����������������

1� ��������������� �� ��������� ,���� �� �� �,������ �����0 ����� "3���*)�.$

/�� /��� ��������� �� ������� 2�/ �� �� ����� ������� �� �� ����� �,����������

�� ������� � ������� �� ����������� �� � ���� 1 I �6���� /��� ���� ��� 6 ��

������ �� �� �� ����� ���� ���������� ��� �� ��������� ������������� ��������

��� ������� �� *� � 6 � � I � � @� � � � � �� � @�� /���� �� �� �� ����� ���,�� ��

����� �� � ������� 1� #�� ���� ��� � � �������� �/� ��5����� ����� *� ��� *�

��� ���������� ���� ���������� �� ����� �� ����� ���� �0������� ����� �� ������

��������� 7��� ��� *� �� ����������� ��� ��� *� ��� ��� ��� ��,���� �� ���������

�� ������ ����������� .�� ��� *� /�� �� � ���������� � ������ �� ���� ��������

�� ��� ���������� ����� �� ������ �� �������� ������������ #�� ��� ��� ����������

����� *)�. ������������ ��� ������������ �� ������������� ������� ��� �������� ���

��� ��� ������� ��������� ��� �������� �������� ���������� ������������� ���

�� ���� ���&��� ,��/��� ������ ���������� ��� ������ ���������� �� ��������� ������

��������� �� �,������ ������ ��� �� ���

1� �������� ���6��� �� �� ��������� #1%!���&� ��������� J?AK �� �� �����

��� �� ���� �������� ��,���� �� ���� ��� ���������������� ������ �� ������ ����

�� ������������ /�� ������ �������� ��� ��������� ������ 1� ���� �������� ��,����

�������� �� ���������� �������� ��� ,�� ��� ��� ������� ��� ���� ��������� #�

�� 6��� ������ �� ������������ ������ ���� ��� �� ���� �������� ��,���� ��� ���&��

�� �������� �� ,����� �0�����,�� ��� ���6�����

��� .�%$� � ������"3�� " �%� ���

������������� &������ ��� ,� ������6�� ,� �0������� ��������� ���6���� ���

Page 101: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� E?

���������������5��� ����������� �0������� ��������� ���6���� �� � /����� ���� ����

����� �� �,���� �� �������� ��������� �� ��� ���� "*� �� 1$� 1�� ����������� ����

���������� �/ ���������� ��� ���� �� �������� ,�� ���� ��� ��/ �� ���������� ��

��� ���� �� ����� �� ������������� �5����

.�� ��� ������� � ���� � ������ ���������� �������� �� ������������� �5����

��� ��� ,���� ���� ����� �� ���,�� �� ������������ �� ��� ,���� ����� /��� ��

����������� ��� ���� �� �� ,������� ������������ ��6��� �� *)�. �����/��&� ��� ��

�� ���& �� �����6������ �� � ������ ������������ �� �� ������� ��� ��� �� ������������

������� ���� ������������� �5���� (�� � ������� � /�� �� ���������� �� ���� �� ���

����������� /�� �� ������ ����������� �� ���������� ����� �� ����������� ���� ��,���

��� *)�. ����������� �� ��6��� /�� ��� ���� �� �� ����������� ���� ��,��� ��� ��

�0������� ���� �� ��� ���� *� �� ���� 1 ��� ,� ���������� �� �����/��

)�� I �� � ��

�������

"��� � )�$ "C�@$

/���� )�� �� �� ��������� ������������� �5��� �� ���� *�� �� �� �� �0������� ����

������ �� ���� *� ���� �0������� ��������� ���6����� �� �� �� ������� ���,�� ��

���������� ��� ��� ����� �� ���� *�� ��� �� �� ���,�� �� ����������� � �,������ �� ����

*�� )� �� �� ���� �� ����������� �� ��� � �� �� ����� ���,�� �� ������������ ��6���

�� *)�.� 7��� ��� �� ,���� ���� �� ��� ������� �������� �������� ��� ���/���

����������� .�� ��� ������� �����,�� �� �� ���������� �� �������� C�@� �� �� ���� /����

/��� �� ������� ��� �� �������� C�@ ���������� �� ������ ����� ���������������5���

����������� #� ��������� �� *������ C���@� �� ���� *� �� ����������� 1��� �� ���

�������� ������������� �5���� ��� ��� ���� *� ��� ,� ��������� ,� �� ��� �� �������

����� ������������� �5��� ��� �� ������������� �5��� �� ��� ���������� ������

#� �0����� �� �,������ �����0 ���� �� ��/� �� .����� C�B "�$� /��� � ����� ����

���������� �� ���������� �� �/� ����� ��� � ������ ���� ���������� ���� ������

�������� ��� ��� ������������� ����������� ���� ��,�� �� ��/� �� .����� C�B ",$� #

���� �� ���,��� �������� �� ��� ���� �� "��� ��$ /�� �� �,������ ���� �� ��� ���

������� ���������

'8�� �5 �������� ���� *� �� .����� C�B "�$� �� ��� �� ��� B ��� @ �� ��/� ��

Page 102: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ?

int foo(int a, int b[4]) {

int i, sum;

sum = 0;

for (i = 0; i < 4; i++)

sum += a * b[i];

return sum;

}

foo

v1

v3

v2

v0v0

v1

v2

v3

(1, 1)

(1, 4) (4, 1)

(1, 1)

"�$ #� �0����� �� �,������ �����0 ����

Instruction type o cload 1 1v0

compare 1 1increment 1 1

v1

multiply 1 2add 1 1

load 2 1v2

return 1 2v3

",$ ������������� ����������� ���� ��,��

.����� C�B+ #� �0����� �� �,������ �����0 ���� ��� ����������� ���� ��,��

�� ����� #���� ���� .����� C�B ",$� *� �� @ ��������� @ ��������������� ��� � ����

������������� #���� ���� ���� �������������� �� ���� �/��� ���� ��� �� ����

�/� ������������ (� ��,��������� ���� ������ ���� �������� C�@� )�� I B� @ � "@�

@ N @� � N �� @$ I � � *��������� )�� I @� )�� I E� ��� )� I �� 1������� ��

������������� �5��� �� ��������� ��� �� A@ ,� ������� ���� ������� �

���( 4���� ���2���#

#� ��������� �� *������ C�@�@� ����� ���6���� �� ��������� �� �� ��������� ������ ��

���� /����� ��� ��������� ���� �� ���6���� ,������ ��� ������ ��������� ��� ,� ������

�� ���� ��5����� ������ /�� ��5����� �������� ������� D� ���� ����� ���6����

������� �� ����� ������� /�� ������� �� ������ ������ �� ����� �,���������� ,������

������� �������� ��� ���& ����� ��� ���������

%�� �� �� ��������� �� ����� ���6���� ������ /�� �� �������� ��4� �� ��������

.�� �0������ �� � �������� ��������������� ������� ������ /�� ��� ��4� ��� ,� ������

�� �� ������� ���� ������� �������� /������ �� ������������� ��������� �� �������

Page 103: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ?@

Proc 0

.........

.........

call 0

call 1

call 2

call 0

call 1

.........arg 0

row # Value C

0

S−1

......

......

......

arg n−1

Proc n−1

Procedure List Call List Argument List

Value Table

.����� C�C+ �������� ���� ��������� �� ����� ���6����

#����� ������� ������ /�� �� �������� �� ������0 ���� ���� ,������ ������0

���� ���� �������� ���������� ��������� ��� ����� ���6����� .�� ��� ������� ���������

����� ���6���� �� ��� /��& �� ���������� �� ���������� ���� ������ ��� ����� �����,����

7��� ��� ��� ����������� �� ��� ������� �� �� ��������� ��6��� �� ��� ����������

,�� �� �� �����,��� ������ �� ��������� ��� ��� ��������� ����� D�� � ���������

���� �� ,�� ����� �� �����,��� �� ���������� ���� �� �����,��� /�� ������� ���

����������� ��� �0������ ���� ���6����� �������� �� ���������� ��� ��� ���������� ��

��� ������� ��� �� ���� ������� �������

.����� C�C ��/� �� �������� ���� ��������� �� ����� ���6���� ������� #� ��/� ��

.����� C�C� ��� ��������� �� � ���� �� ��������� ����� /�� ��� ��������� ������ ��

���������� ��� ��������� ���� �� �� ���� �� � ���� �� ��������� ��� ��� ��������

�� ��� ���� �����6�� �� ���� ���������� ��������� �,��� ��� �� ��� �/� 60�� ��4�

����� ��,�� �� ������ �� ������ �,������ ��� ���� ������������ ��� ��/ �� �� �����

��,�� �������� �� ���� 6���� � ����0 6���� ����� 6��� ��� ����� " $ 6����

1� ����0 6��� ���������� ��� ���� �� ����0 �� �� ��/� ,�� ���� �� ������������

����� �� �� ��/ �� ����� �� �� ������� ���� �������� �� ���� ��/�� 1��� ��

������ �� ����0 ��� �� ���� �������� �� ������������� ��/ �� �������� �� ���

��������������� ��� ��/ �� ������� �� ��� � � � � @� � � � � � � @�� /��� � ������� ��

��4� �� ����� ��,��� ��� �� ���,�� �� �� ��/� �� �� ��,��� 1� ����� 6��� �� ���� ��

����� �� �,������ ������ ��� �� )� 6��� �� �� ������ �� ���,�� �� �,���������� �� ��

������������� ������ 1� ��,�� �� ������������ ������� /������ �� �������������

Page 104: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ?�

��������� ���� �� �0������� #� �� ��� �� ���6����� ��� �������� �� �� ����� ��,��

�� �0������ �� 6�� �� ������ /�� ��� ���������� �,������ ��� ���� �� ���������

����� ����� /�� ������� ���� ��6��� ���������� ������ ,����� .������� "0( $ ���

�������� �� �� ����� .�� ��� �������� ,����� /� �� "0��$ �� ���������� ��� ���

�� �� �� ����� ��,�� �� �����/��

0�� I )�&� "C��$

/���� � �� �� �������� ��������� �� ��� ���� ����� 1� ������ 0�� ��� �� ����

���������� �� ����� �� �,������� D�� 0�� �� ������� ��� 0( � �� ����� �� �� ��

������������

1� &�� ������� �� ����� ���6���� �� �� ����� ��,�� ����������� ������ J@GK� #�

��������� �,���� �� ��4� �� ��� ����� ��,�� �� 60�� �� ���� ������ ����� ��� ��,��

������ ����� 1� �����,�� )� �� ��� ����� ��,�� �� ��������4�� �� � 1�� �� � ��/

����� �� �,������ ��� �� ����� ��� �� )� �� � �� ��/ ����� �� �������� �� �� /��

�� �� �������� ����0 ����� ���� ��/�� %� �� ���� ���� /�� �� ��,�� �� ����

"���� �� �� )� /�� �� $� �� �����/��� ������� �� ���� �� ������ �� ��/ /�� �� ��

,� ���������

��� I ��

�N "@� $ �0�� "C�A$

/���� ���� � � � � @� � � � � � � @� �� ����������� ������ /�� �� �� ������ �� ������

/�� ��/ �� �� ,� ��������� 1� ������� ��� ��� �� ���� ��&��� �� /��� ,� ��������

��� ������������ 1� /������� ������ �� ���� �� ������� �� ���������� �� ��

������������ ����� �������� �� �,������ ����� )�� 1� �������� �� /�� �� ��

�������� ��� �� ������� ���� �� ��,�� ��� �� � ����� � � ��N@� � � ���@� �� � # ��@�

.������� �� ��/ ����� �� ������ ���� � ��/ ��/ ����� ��� ��� �� ��,�� /��� �������

���� � ������� ��� /�� ��� �� ��������

Page 105: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ?A

�� ����������� ��.������

#� ��/� �� �� �0����� �� *������ C�@�@� ��� ��������� ���� /�� �'#� ��� ,�

��������4��� *��� ��������� ����� ��� ,� �5�������� ��������4��� /��� ����� ��� ���

��/ �����6���� ������������ #���� ���� �'#� ��� ��� ������ ��� ��������4������

1��� �� �� ��������� �� ����� �� ��������� ����� /�� ��� ,� �5�������� ��������4��

,� ����� ���� ������ �������

��� �� �� ����� ����� ������ � ��������� ��� �����,�� ������ ����� �� � ������

����� ���� ,���� �� ���6���� ����������� ��� ����� ��� �� ����� /�� ��� �0������

�� ��/ ���� �������� ����������� ���� ����� ��������4������

��(�� .�%%�� .� � �$�� �� � ���

.����� C�F ��/� �� ���������� ���� ��� �� �0����� ��/� �� .����� C�@ ,���� ��

�� ���6���� ������������ '�� �� �������� � ������ �0����� �/ � ������ ���� ��

����������� �� � ���������� ����� 1� ������� �� �/� ����������+ ���� ��� ���

"������� ���$ ��� ��������� ��� �� ������ ���� ����� �� ��������� ���� "�����

�� ���$� 1� 6��� ��������� ���� �� ������ �'#� � /�� �� ������ �� �� ������

���������� �� "#01 ���$ ��� ��� ������ ����� �� "���� ���$� .������� ��

������ ���� �� ����������� �� # ���� � ,� ������� �� ������ ����� �� ��

������������� ��������� �������� "��� ���$� .�� �� ��&� �� ����������� � ������ ��

��������� �� /�� �� �� ����� ��������� �� ��������� ���� � ������ ��� �����,��

� "�� 6��� ��������� �� �� ���� ����$ �� �/� ������ ������ � � ��� A�

�� .����� C�F� �� ������� ��� �� �/������� ��,���������� �� ��������� �� �'#�

��� ���� ������ ������� #01 ��� ���������� �� ������� �������� ,��/��� �'#

��������� ��� ��� ������������� ������ ��������� ��� ���� ��� �� ���� ��� ������

������ �� �'#�� �� ��� ���� ������ ������ ��� ������� �� ��� ������ ���������

,� ���������� ������� ��� P�Q ���������� ���2 ��� � �� ��������� ����� �� ���

�������� �� ��� ���������� �� ��� ����� 1��� ��� ����� �����,�� ������ ���� ����

�� ���,�� �� ���� ����� ��� ���� ����� 1��� �� ������ �� ,� �0������ ��� ���������

���� ,������ �� ���� ��� ��� ��� �'#�

� ��������� ���� �������� ��� ����������� �� �������� ��� ����� ��� �,-��� �� �

Page 106: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ?B

main

foo 1st call in main

2nd call in main

3rd call in main

a => fa

100 => fb

0

100

200

2

3

Procedure

Level

Call site

LevelCase Level

CLA Value

b => fa

e => fb

<0, −, −>

<−, 100, −>

<2, −, −><3, −, −><−, 200, −><2, 200, −><3, 200, −>

.����� C�F+ 3���������� ���� �������������� �� ������ �����

����� ��� ���������������� � ������ ���� � )���'# ��� ��������� 6��� *�������� /�� ���� I# )*�� )*�� � � � � )*�� � � � � )*���� ��� �

1�,�� C�@+ 7�������� ��� � ���������� ����

���������� ���� �� ��/� �� 1�,�� C�@�

#� ��/� �� 1�,�� C�@� ������� ��� �� ������� �� � /�� �� � ��� �� ������

����� ������� �� ��� ��� ��������� �� �� � ��� �� ��������� ������ � I �)��� � I

� @� � � � � �� � � @� � I � @� � � � � � �� � @�� #�� �� ���� ���� �� ������� �� #01 ���

��� ���� ���� ��� ������ ���� �� )�� �� ������� �� ���� ��� ��� ��������� ��

���� ")*�$ ����������� �� ����� ! I � � @� � � � � ����� � @�� /��� �� ,���� �� � "�/���$

/��� ,� ��/� �� �������� C�C� #���� )*� �� )�� �� ��� �� �� ������ ������ �� ���� ��

���2 ���� ������ )*� I �*�������� ! � � � @� � � � � ����� � @�� % � � � @� � � � � �6���� � @��

1� ������� ��4� �� �� ����� ����� �� 6�� ������ ����� �� ���������� ,� �������

�� ��4� �� ����� ����� ��� ��� ���� ����� #� ��� ���� ����� /� ���� �� �0����� ���

�����,�� ����� /�� �� ������������� �� �� �������� �� �� ������ ������ "��

������ ����� �� ��� �'# ��� ����� �� �� ���� ���� �� ����������$� .�� �0�����

�� ��/� �� .����� C�@� ���� ��� ���� �����,�� ����� � �( ���� � I "� ��� ��� ���

Page 107: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ?C

�� )�� ����� ���� 7�� - ���� ����� 7�� & ��� ����� ����� ���� CM � @ CM � � � �

@�� @ EM � @ @ ��� @ �?M @ @ @ @

@ ��� ?CM CBM , � @ � A�� @ A E

@ � � @

1�,�� C��+ ���6���� ����������� ��� �� ���������� ���� ��/� �� .����� C�F

�����$� ��( ���� � I "� ��� ��� ��� �����$� ���( ,�� � ��� � ��� � ��( ������ �

��� � �� ",�� � ��� � ��� ��� ��� �����$� #���� ���� ���� ������ �� ���� ����

"���� ��$ �� ������� ��� �� �� ���& �� ������ ����������� ��� �� ��������4����� ���

����� ����� �� ,� �0������ �� ����� !��� ���������� �� ����� ����� �� ��� ���� �����

�/��� ��+

�/��� I

���� �������

"�6����N @$� @ "C�B$

/���� �6���� N @ ���������� �� ���,�� �� �����,�� ������ �� ��� �'# "N@ ��������

����� �� ��� ���� ����� �0���� ������ ������$ ��� �� ���� ���� "�@$ ���������� ��

���� �� "���� �� �'#� �� � ������ �����$�

1� ������� ��4� �� �� ����� ������ � ��+

� I

�� �������

����������

�/��� "C�C$

��(� ������# 0������ .� �

��� �� �� ����� ��4� �� �� ������ ���� ���� �� �� ��������� �� ������ �� ����� �����

/����� ������� ��������� ����������� � ��6�� ������ ���� ���� ����� �� ,� ���

������ �� �� ����� ����� ����� ����� ����� ���������� 1� ����� ����� ��������� ��

��������� ,���� �� ��������� ����� � ����� -�� "7��$� 1� ������������� �5���

�� ��� ��������� �� �,������ ���� �0������� ��������� ���6���� ��� ��������������

�5��� ���������� �������� ������,�� �� *������ C��� (���� �� ���� 7�� �� ���

Page 108: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ?F

������ ���� ��� ,� ��������� �� � ���������� ������ �� ���� /����� 7�� �� ���

��������� �� ��������� 6��� ��� ��� 7�� �� ��� ���� ���� �� ���������� ��� �� �����

7�� �� � ���������� ���� ���������� �� ��0���� ������ �� ����������� �� ,�

�,������ ,� ��������4��� ��� ����� ,�������� �� �� ����� ����� .�� ������� ��������

� ���� ���������� ������ ����� � ����� ������� "�1$ �� ��6��� �� ����� �� 7��� �

/��� ������ ( I �@ ��� ��� �0������ ����������� �� ��� ��������

)������� ��0���4��� �� ����� �� ������ ������ �� ���������� �� ,� ,����� ,������

���� ����������� �� �������� �� �� ������4��� (�� �� ��� ����� ��0���4��� �� �����

�� ������ ������ �� ��� ��/��� ������������ "��� �� ���� ���� �� .����� C�@$�

'8�� �5 �������� �/� ������ ����� # �� � �� � ��� # �� � �� � ���

�� ���� ���� �� ��������� ���� 1� ���6���� ����������� �� ��/� �� 1�,�� C��

/�� �� � ������ ���6���� ����������� ���� ��� ��� �0������ �� ��� �������� .���

1�,�� C��� � I � /�� �� ���,�,����� �� �@ ��� � I � /�� �� ���,�,����� ��

@� � 1��� �� ���,�,����� ��� ���� # �� � �� � /��� ����� �� �@� /��� ��� ��

���� # �� � �� � �� @� � 1��� �� ��������4�� ���� ��� ���� # �� � �� � �� ������

���� /�� �� ������� �� ������������� �5��� @ ����� ���� ��� �� ��������4��

���� ��� ���� # �� � �� �� 1� ����� ��&� ���� # �� � �� � �� ������ ��� ,�����

����������� �� �� ��0� ����� ��� ���������� ��������� ���� ��� �� ��&� �� ��

����������� �������� �

������� �� ��� ������� ���� �� ��� ���� ,�� ���� ��������� �� ��� ���� �����

,���� �� 7��� � /��� ������,� 7�� ����������� ��� ������� �� ��� ����� �� ��

��0� ��,���������

��������� !��� �����

3�������� ����� � ����� -�� "7��$ �� ��� ��������� �� �,������ ,� �������4���

��� ������������� �5��� �� �� ����� ������������� �5���� (������ 7�� �� ���������

���� �� ��/�� ��� �1� �� �� ���������� ���� �� ���������� ����� #���� �� ���������

/�� �����L� ��� ��� ���������� �� ����������� 1� ������� �� ��� ����� �� ��

������� ������ �� �������� �� ����� ������

Page 109: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ?G

$� ���� !��� �����

��������� ����� �������� ������� �� ��������� ����� �������� �� ��������� ��0�� 1� ����

6��� ������,�� �� *������ C�� ��� �������� �� ������������� �5��� �� ��� ���������

�� /��� �� ��� ��������� ����� 1��� 7�� �� ��� ��������� ���� ��� ,� ��������

�� �� ���� /�� �� 7�� �� ��� ��������� �� ��������� �� 1�,�� C��� �� 6��� ����

�� ��������� ��� /��� ,� ������ ��� ,������ ��� 7�� �� ���� ��� �� ������� �1�

� ���� �������� 7�� ��� �/� ��,���������� �� ������� ���� 7�� �� ��� �'#

�� ���������� ,� /������� �� 7�� �� �� ������������� ��������� ���� ")��$ ,� ���

������ �� �� "0��$ ��� ��� ,� ����������� �� �������� C�F� #���� 7�� �� ���

������ ����� "*����$ ���� ��� ,� �������� ����������

� �"����$ I � �")��$ �

�����������

0�� "C�F$

'8�� �5 '�� �� �������� �� ���� ���� �� ��������� ���� /��� ���� �� �����,�� �

�� ��/� �� 1�,�� C��� ���� �� �/� ������ ������ � � "*����$ ��� A"*����$� #���� ����

�������� C��� 0�"*����$ I @ &@ I �@ ��� 0�"*����$ I E &@ I �E�

1��� � �"����$ I �CB � " �@ N �E$ I �BEF /�� �� ������ ��� �1� ����

���� �� ��� ������ �� #01 ���� #� ���� ���� � �"*����$ I � �"����$ �

0�"*����$ I �BEF � �@ I � BEF /�� �� ������� ��� �1 ��� *������ ������

���� /����� *���� �� ��� ���������� ,������ ��� 7�� �� ������ �1� �

$��� !��� �����

3�������� ����� � ����� -�� "7��$ �� ��� ���� ��� ,� ���������� ����� 7�� ��

������ ������� (�� 7�� �� ��� ����� ������ ,� �,������ �� �� ���� /�� ���� ��

���� ������ ,������ ��� ���� ��� ������ �� �������� ������ ������ ��� �� ����

# �� � �� �� 1��� 7�� �� ��� ���� �� �,������ ,� ����������� 7�� �� ������

������ /�� ��� �������� �� ������� �� ���� ��� ����������� �� �������� C�G�

� �"����$ I

���� �������

� �")*�$ "C�G$

Page 110: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ?E

=����,�� ��� )*� �� *����� % � � � @� � � � � �6���� � @� �� Q�Q ��� 7��"�$ �� ��6��� ��

@�

'8�� �5 '�� �� �������� ���� ���� I# �� � �� � /�� �� � ���� �� )�� "����

���� �� ����$ ��� )�� �� ���� � ���� �� �� "��������� ���$� .��� �� �0����� ��

*������ C�A��� � �"*����$ I � BEF� *���������� �"*����$ I �CB�@ &@ I

�CB� .��� �������� C�G� � �"����$ I � BEF� �CB I � �G� ��� ���� �� �������

���� �� ����� ������ (�� ��� ������� ���� ��� ����� �� �������� ,������ *����

�� ������� ������ ��� �� ���� ���� #���� ������ ��� ���� # �� � �� � /�� ��

���� ����������� ��� ���� # �� � �� � "���� �� ���/����� �� � ��������4�� �� ��

��0� ����$ �� ����� �� �� ���� ��� �� ��� �� 7�� " �CB$� �

1� ������ �� ����� ����� ������� � ��6�� ������ � ���� ���� ��� ��� ,�

���������� ���� �� ����� ������ � ��� ��� ���� �� ��������� ,� ���� �� ��� ������

������ �� ���� ������ �� ���� ��� � �"����$ �� ������� ��� �� ����� �� � �"����$�

� �"����$ � �"����$

� )*� �� ���� � )*� �� ���� "C�E$

/���� � � � �� ��6��� �� �� /�� � I � �� � I �� .�� �0������ ���� �� ���������

,� ���� # ��������� ���� ����� ��� �� ,� ��������4�� ,������ �� �� ���� �����������

��� �� ���� ��������� �� ����� �� 7�� ��� �������� �����

1� �������4�� ������� �� ��������� �� ��� ������ ,�� ���� ����� ������� �� ����

�5������ ,������ ��� ��� ����������� ��� �������� #���� ������ ��� ������� �����6���

�� ������ �� �� ����������� ������ �� �� ��������4����� ���� ,� ���������� ��

�����,����� ��� �� ������ ��������� ������ ���� ���������� "��� ���� # �� � �� �

�� ������� ,�� ���� # �� � �� � �� ���$� 1�� �������5 �� ���������� ,� ������� ,����

�� �� ������ � 7���

Page 111: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� ??

�� ����������� �#����.�$�����

����� ��������

#���� ����� ������ ��� ������� ������ ����� "/�� ��/ �������� ������������

���� /�� ��� ��� ��������4��$� /� ��� ���� ������ ����� "�0������ �� ��/ ����

�������� ����������� ,� ��������4�����$ ���� �� �� ���������� ����� .�� ��� ���

������� ���� �� �� ���������� ����� /� ������� �� ��������4����� ����� �������

����������� 1� ������ ������ �� ��� ���� ��� ���� ,� ������� ��������� ��� � '�(

����������� ������� 2�/ "������������� �� ���� �� ��������� �����$� '��( �������� �������

��� ������������ '���( ������������� /����&��/� ��������� ����� ��� �� �������������

��������� ��� �� ��� 1��� ������4������ ��� ��� ��������� �������������� �������

�������� ��� ������4����� �������� ��� ������� � ,����� ����� �� ���� ���������

�� �������� .�� �0������ ���� ��������� ��� ������� ,����� ����� �� �������� �����

�������>������� ,� ����������� ������� ���������� ��� ��������� ,���� ,���&��

��� �� ��� ���,���� �5����� �� �� ��� ���� �� �������� �� ������� �� �� ��������

�4�� ���� ������������� .�� ��� ������� ��� ���� ���� ��������������� ����� ���������

��� �� ������� �� ���� ������� ���������� /�� �� ������������� �� �� ����������

���/��� ������������ �� ��5��� ���� �� ����������� ��������� ���� /�� ��������

����������������������� ��������� 1��� ��� ���� ��&�� ��� ������ ���� ��� ���

������� ���� ��������� ���� ��� �� ��������4����� ��� ��������������� ����� �����������

#���� �� ��������� ��������� �,���� ���� ��������� ����� ,� ���� ���� �����

����� ,������ ��� ���� �5��� "���� ��4� ��������$ ��� �������� ������� ,�� �����������

��� ������ ������������ (�� �� ����������� ������������ �� ������� ����������� ���

���� �� ��� ������ �������� ,���� �� �� ���������� ��� ��&��� ���� ����� /��� ���

���� ������������� �5��� J�GK� 1�� ���������� ��� ,� ���� ��� ������� �������

��� �� /��&��������� ,�� ��� ��� ,� ���� ��� �� �������� ������� ������� ��� ��

��,����� �������� 1�������� /� ���� �� ������� ��� ������ ����� ���,��� ,� �0�

������� ������� ���� ���,�������� ��� ���������� 1� ��4� �� ����� ����� ��� ��� ����

��������4����� �� ������ ��� /��� � �� �� ���,�� �� ����� ������ ��������� ���

�� ���� �� �0������� ������ �� ��������4����� �� ��� ���� �� ����������� ����

������ ��� �� ������� ����� ����� ��� ��� ��������� �������� ��������������� �����

Page 112: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @

���������� �� ������ �� ��������4�� ���� �������� �� ��� �����/��&� ���� ���������

��� ,� ���������� ,� ��������� �� ������������� ���� ����0 �����,�� �� � ��������

�����,��� �� ����� ��� �� �������� �����,�� /��� ��� ,� ��������4��� �������� ��

������������� ���� ��������� /��� ��� ,� �5����� ,� ��������4����� ������ (������

�� ����� ����� �� �0��������� /�� ������� �� �� ���,�� �� ������ �/� ��������

��������� ��� �������� �� ��� �������� 1��� �/� ��������� ��� ������� ��/��

������� �� ��������4����� ���� �� �0��������� �������� ,�� ������ �� ����� �����

",�� ��������4������ ��� ��������������� ����� �����������$ ������������

���� ��%���+*�� ��� �$$����*

1� 6��� �������� ����� �������� �� ������ ������0������� ������ )���&� ����

�0������� ������ ������0������� ������� �������� � �������� ����� ��� ��� ����

���� ����� ��� ��� �� ������ ��� �� ������ 1��� ���� �0������� ����� ���������� �

���,���� ������� ��������� /��� ������0������� ������� ��� ������� � ��,��������

��������� 1�� �� �� �������5 ,��/��� �� �������� ���� ��� �� ���� �������� 1�

�������5 /��� ,� �0������� �� �� �0���������� ���� "*������ C�F$�

.�� ��� �������� � ��������� �� ������ ���� ��������� ������ � ��������� �� � ����

���� ��� �� �0����� �� ���� ���� �� ��/� �� .����� C�G� 1� ��������� ��� ���� �����

� 6��� ������4� �� ���� ���������� 1� ��������� ���� �� �������� �� ��� 4 ��� ��

��0� ��������� ���� �� �������� �� ��� ) ��� �� ��� 7�0� � ��������� ��� ���� �� �

���� ��� ����� ��� ���� �� ��� �������� ������ .������� � ��������� �� ������ ��������

,��/��� �/� ����� �� �� ���� ���������� ���� �/� ������ 7����� ��� �� � ���� ��

�������� ���� ������ �� ���������� ����� ��� ������6�� �� � ������ ��� � ���� ���

,���� ��� ��� �� .�� �0������ �� ���� ,��/��� ��� B ��� �� ���� ,��/���

��� @ ����� � ������� #���� ���� ��� �/� ��,����� ��������� �� �� ,����+ �

��,���� ������ ,� B ��� C ��� � ��,���� ������ ,� @� �� ��� A� ��� ����

�� ����������� �� *�"!$� /��� � �� �� ����� �� /�� �� ���� ,������ ��� ! �� ��

����0 �� �� ����� ��� ��� �� ���� ������� 1��� �� � ���� �� ��� ��������� �� �

,����� ! �� ��/��� �

#���� ������������ � ���� ����� �� ,��� ���� ���,������� ��� ��������� �� �������

Page 113: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @ @

for (i = 0; i < 100; i++) { .......... for (j = 0; j < 50; j++) { for (k = 0; k < 50; k++) { for (l = 0; l < 50; l++) { ........ } } } for (m = 0; m < 100; m++) { for (n = 0; n < 100; n++) { ..... } }}

L0:

L1:L2:L3:

L4:L5:

L0:

L1:

L2:

L3:

L4:

L5:

Level

0

1

2

3k=0

k=0k=0

k=0

k=0

k=1

.����� C�G+ #� �0����� �� ���� ����

��� ��� ��,���� �� � ,����� �� ������ "��� �� ������ �� �� ��/�� ����� �� �������

6���$� .�� � ����� ,����� /� ����� �� ��,����� �� �� ����� �� ���� �������������

�5�����

D��� �������� �� ,��� �������� �� ��� ��,����� � �0����� �� ���� ���,����

����� /�� ��� �0������ �� �������� �� ���� ��4� ������������ ,������ ��� ����

���,�������� �������� ��������4������ ������������ ��� ���������� ���� ������������

.���������� ��� ���,�������� ������� ���� ��/ ������� �� ��������4�� ���� ��� ��

�� �� ����������� ���� ������� 1� �������� ��� ��������,�� ������ � ��� � ���� ��4�

���������� ��� � ���� ��4� ���������� ��������� 1� ���� ��4� ���������� �� ��� �� ��

���� ��4� �� �� ������ ����������� ,������ �� ���� ��4� ������ ��� �� ���� ��4�

/��� �������� �� ����������� ���� ���� ������������ #���� �� ���� ��4� �� ���������

�� ��/� �� �������� C�?�

)��"!$ I

������������

)����"�$ N�'�"!$

�� '�"!$&��"!$ "C�?$

/���� )��"!$ �� ��������� ���� ��4� �� �� ���������� ����� �� ���� *�"!$ ��

�������� �� �� ���� ��4� �� *�"!$ ������� #���� �'�"!$ ���������� �� ���,�� �� ���

���������� �� ���� *�"!$� '�"!$ ���������� �� ������� ���,�� �� ���������� ��� ���

Page 114: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @ �

�������� �� ���� *�"!$� .������� ��"!$ ������� @ /�� ���� *�"!$ �� ��������� ��� '�"!$

/�� *�"!$ �� ��� ��������� �� ���� /����� � �������� �� ���� ��4� �� ,� ��������

��������� ,� � ������ �� '�"!$ /�� *�"!$ �� ��������� 7����� ��� '�"!$ ��� �'�"!$

��� ������,�� ���� �� ���6��� �� *������ C���

'8�� �5 �������� �� ���� ���� ��/� �� .����� C�G� *������ ��� �� ��,�

���� �� �� ���� ������ "������ ,� '@� '�� ��� 'A$ �� ���� ������������� �5���

��� �� ��,���� �� �� ���� ������ "������ ,� 'B ��� 'C$� �� ���� �� ���� �0����

���� �������� ���� ��� FB "��$ ���,�������� �� ���� ���������� ��� �� ����� ����

����� ,� ��������4�� ��� ��������� FB ����� �� 6�� �� ,��� ���,�������� �� ���� ��

������0������� �������� /� 6��� ����� �� ���� ��,���� "@$ ,������ �� �� ����

������������� �5���� (������ �� ���� ��,���� �� � ���������� ���� ����"'@� '�� ���

'A$� ���� ��� ���� ���,�������� �� ���� ��������� ��� ��� ���,�������� ��� �0���

���� �� 6�� �� ,��� ���� ���,������� ��� �� ��,����� D��� �0������� ���� ����

���,��������� �� ���� ��4� �� ��� ���,������� �� ��������� ����� �������� C�?� ��

�� ��������� ���� ��4� �� ������ ��� �� ���� ��4� ����������� �� ���,������� ��

�0������ ���� �� ��������4������ #���� 6����� �� ,��� ���,������� ��� �� ����

��,���� "@$� /� ����� �� ���� ��,���� "B$ /�� �� ���� �����,�� ���� ���,��������

��� 6�� �� ,��� �������� �� �� ���� /��� #���� ���� ��������� ��� ,�� ��,�����

�� �������� /� ���� �� �� ��� ���� " $� 1��� ��� ���� �/� ���,�������� ��� ���

���� ,������ ���� ��������� ��� ��� ��� ���������� ����� �� ������� �������� 1��� /�

���� �� �0����� ����� @B ���� ���,�������� ����� �� ������0������� �������� �

����( ���� *� �$$����*

1� ������ �������� ������� �� ����� �� ������ ���� ��������4����� ���,��� ��

������ ������ ��������� �� �� ����� �� ��������� �� ��������� ,�� ��5��� ,������

�� ����� �� �� ,��� ���,������� ��� ��� ��,���� ������� �� -��� ���� ��4� �����

������ ������� �� �0������� ����� /���� �� ��,����� 1� ���� ��4� ���������� ��

��������� �� �� � ��� ����� ������ ��� ��� ��,����� � /��� ���������� ��� �������

����� �� �����/��� �0������

Page 115: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @ A

'8�� �5 '�� �� �������� �� ���� ���� ��/� �� .����� C�G� 1� ��,���� "@$ ��

������� 6��� ��� �� �� ���� ������ �� ������0������� ������� "���� �������������

�5���$� ���������� ��� ����� ��� ������� ��� �� ,� ��������� 3�/����� �� ��� ����� ���

E �����,�� ���,�������� ��� ��� �0������� �������� �������� ���� ��4� �� ���������

�� �� � ��� ���� "���� �� ��/��� ����� "A$ �� �� ����� ����� "@$$� .����� A

�� ������� ��� �� �������� ���� ��4� �� ���������� �� �� �������� ���� ��4� �� ������

��� �� ���� ��4� ����������� �� ���� ���������� ��������� �� ���������� ��� ��

���� �� ������� ��� �� ,� ��������� #���� ��� ����� �� �� ���� ����� �� ��� ��,����

��� ������� ��� �� ,� ��������� %���/��� "��������� ���� ��4� �� ������� ��� ����

��4� ����������$� /� ������ �� ������ ��� ���� ��� ���� �� �� ���� �� 1� ����

��������� �� �������� ����� �� ������ �� �� ��� �� �� ��,����� #���� ��� ����� �� ��

���� ���� ��� ���������� /� ���� �� �� ���� ���� ��� �� ���� �������� ���������

�� �������� .������� /� ���� �� �� �� ��� ���� ��� �� ���� ��������� �� ���������

1� �������4�� ��� ������� �������� ���� ������ ��������4����� ��� �����������

,�� �� �� ���� ������� �� ��������� �� ������� �� ������� �����������

� 1.���. 5����������� ��.������

1� ���� ����� ���,��� �� �� �����4� �� ��������� ����� �� ��������4�� ����� ��

��0���4� �� ��������4����� �5��� �� � ���,�� ������������ � ������� ������,�� ���

���,��� �� *������ C�@ ����� � ������ �0����� �� .����� C�@� � �������� ��/ � ����

������0 �0������

'8�� �5 �������� �� ��������� �� .����� C�E� *������ ��� �� ���� �� ������

���� ��� ��� ,�� ����� �� ��������� ���� ������ ��������� ��� ��� ���������������

�0������� ��� ��� ������ ������ 1��� ��� ���� ���� ����� ��� ��������4�� ��������

������ �� �� ����������� ��������4����� ����� �� /� �����4� ���� ��������� �� � �����

����� "���������������� ��������$� �/� ����� ������ ��������� ��� /��� ��������� /��

��� ���� ����������� .���������� �� ��������� ,��/��� ��������� ���� ���� ���

��������� ��� �� ��� �������� ,������ ���� ��������� ������ �� ��������������� ������

���� ���� ��� ��� �5��� �� ��� ���� ��������� 1��� �� ��������� ����� ��

Page 116: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @ B

���� ���� �� $� ���

((((((((

��� �� � �� � � ���� ���� �((((((((

�� �&�' , ��

����� $��

((((((((

$��� ���

��$����� ��� ��� ���� �

$����� �&�'��

((((((((

$������ ��&�'��

.����� C�E+ # ���� �����0 �0����� ��� ���,�� �5����������� ���������

n3

0 10

n4

15 25

n5

20 30

n6

35 45

n110 25n230 45

n025 45

g0 = 20g1 = 15g2 = 10

level

0 (m0)

1 (m1)

2 (m2)

.����� C�?+ #� �0����� �� ,����� ���� ��� �

Page 117: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @ C

��������4�� ����� ����� ,� �����4�� �� � ���,�� ����� "���������������� ��������$� �

1� ���������������� �������� ��� ������ ��� �� ���,������� �� �������� ��������4��

����� ��� ����� � ���� �������� �� �� ��� �� �� ����� �� �� ���������� ��������4��

������ ,������ �� ������ ������������ ��� �� ������ ���2���� #���� �� �� ��� �,�����

�� �������� ���� ������������ ������������� .�� ��� ������� ��� ���,������� �����

,� �������� ,� ��������������� ����� ���������� ��� �� ,��� ���,������� �� ����� ���

�� 6��� ���������

� ��������� ��� ��������4�� ���� �� �� �� � ! I � � @� � � � � �� ��@�� ��� �� ��

�� �����,��� ������ ����� 7� /�� �� �� ������ �� ����������� �� ����� �� �� �����

���� ������ "����� ������ ����������� �� �����������$ ��� �,������ /�� ��� ����

�� ��������4�� �� �� ����������� ��������4����� ����� � ��/��� ������L� �� ����������

����� ��� 7�� ��� 7� � 7���� #�� � ������ � ���,������� �� �� ��������4�� ����� ��

)� � � � I � � @� � � � � � � � @� ��� � � I ��� �� ��� �� ����� ����� �� �0�����������

������ ��� )� �� � ,����� ������ �� ��������� /�� ��������4�� ����� ��� �������� ��

��� ���,�������� .�� �0������ )� I# @� @� @ � ����� ��� ��� ��� �� ��� ��������

�� �� ���,������� )�� #���� )� I# @� @� � ����� ���� �� ��� �� ��� �������� ��

�� ���,������� )�� ��� )� �� �/� ���� �����,���� �-��% 7� ��� �) ��% 7� /�� ���

���� ���� ��� �� ��� ����� �������������

� ���� ��� 3�-��% 7�4 �� �� ��� �� ����� �� �� ���������� ��������4�� �����

�� ��� ���,������� ,� �������� ��� ���� �� �� ������������ /�� ��� �����

1��� ��� �� �� ��0���� ���� ��� ��� ,� ������� ��� �� ����� ���,��������

� ����� ��� 3�) ��% 7�4 �� �� ��� �� ����� �� ��������4�� ����� �� ��� ���,��

������ /�� �� ������������� �� ���� ������������� 1��� �� �� ��/��� ���� ���

�� ����� �� "/�� ���� �� �� ������������$ �� ����� ���� ��� ��� ,� �,������

,� ��������������� ����� �����������

� ��������� ��� ���,������� )� �� � ��� �� � ,����� ���� �� ��/� �� .����� C�?�

1� �������� ��� ���������� )� I# @� @� @ � ��� �� ������ �������� ��� ������

����� )� I# @� @� � ��� �� ��� ��� ����� �� �� ���� ����������� �� ��� �������

�� �� ������ )� ��� �� ���� ���� ��� �� ���� ���� ���������� �� P@Q ��� P Q� ���

����������� 1��� �� ���,�� �� ������ �� �� ,����� ���� �� ��/��� �� �� ��� ����

Page 118: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @ F

����! ��#���� �$���- ����� ������.� /�����#���� � ��)���� ��������� ���� �� $���- ���������#�� ��#�����

���)���� �����$���- ���� ����� �

�� �$���- ���� ���� �� 0122� ��� #�� �!� ������� �������#�� �� ( ���#��

��� ���/!� ���� )������ �� 342�5� ������ ��/!� ��/��/�� ��/!� ��/� � ��)���� �������/!� ������

��� �/�� ��/!� ��/� ,� /�� ��� ��/�� �

����� ��� ����������� �� ��#���/ ���� ���#���� �� 0122�

�)� �#����� ��� �� ��#��������#�� /�� ��/!� ��/��

������� ���� )����������#�� /�� ��� ��/��

��� ������ ��� ��/��/�� ��� ��/� � ��)���� �������� �������� �/�� ��/!� ��/� ,� /�� ��� ��/�� �

����� ��/!� ��/���)� �!�� ��� �� ��#��������� ��� ��������������#�� /�� ��/!� ��/��

���� �

����� ��/!� ������������)� �#����� ��� �� ��#��������#�� /�� ��� ��/��

��

.����� C�@ + *���� ��������� ��� �� ����� ,����� ����

��"%$� � I � � @� � � � � ������ � @� ��� % I � � @� � � � � �� � � @�� ���� �� � ���� �����,����

7�"%$� D���� % �� �� ����� �� /�� �� ���� ,������ ��� � �� �� ����0 �� �� ���� ��

����� % "���� ���� �� ����$�

���������� 7�"�� � � @$ "�� ���� �� ��� ���� ��������� �� �� ���� �����$ �� ��� ��

�-��% 7�� #� �� ���� ����� 7�"%$ �� ��� �� ��0�7��"% N @$� 7����"% N @$�� ������ ��

����� �,��� ��� ���������� ������ �� ��0���� ���� �� ���� �������� #���� �� ����

��������4����� �� ��/� �� .����� C�?� � ������� �� ����� ��������� ,���� �� ������

��� ����� �������� �� .����� C�@ � � /��� ���������� �� �/ �� ��������� /��&�

����� �� �����/��� �0������

'8�� �5 1� ���� ��� �� ���� ���� �� �� ������ 7�"�$� �� ��������� ��� �� BC

"�-��% 7�$ ,������ ��� ��� ����������� �� )� I# @� @� @ � /�� ����� ��� ��� ���

�� ��� �������� �� �� ���,������� )�� *��������� 7�"�$ "�� ���� ��� �� ���� ���� ��

��$ �� ��� �� AC "����������� �� )� I# @� @� �$� #���� 7"@$ I ��"�7�"�$� 7�"�$� I BC

Page 119: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @ G

��� �� ����� �� ���� ����� ��� ���� ������� �� �� ���� /��� 7�0�� /� ����� ��

��������� �� .����� C�@ � .����� /� ����� �� �������� ��� ")�$� .�� )�� /� �������

��������������� ����� ���������� �� ��� �) ��% 7� ��� 7�"�$ �� ������� �� �) ��% 7��

D� ������� 7�"�$ �� 7�"�$ /�� �� �� ��0���� ���� ��� ��� ,� ������� ,�

���,������� )�� �� 7�"�$ � 7�"�$� �� �� �,����� ��� )� �� ,����� ��� )�� ��� /�

��������� �� ���� ���� �� �� "��������� �� ��������� )�$� %� �� ���� ���� �� 7�"�$ #

7�"�$� )� ��� ,� ,����� ��� )�� 1��� /� ������� ��������������� ����� ���������� ���

)� ��� ������ 7�"�$ /�� �) ��% 7�� 1��� /� ��� ������ /�� ���,������� �� ,�����

��� ����� ��� �� /���� ���,�������� 7�0�� /� ���� �� ���� �� �� �� ��0� ����� ,�

�������� 7"@$ �� ��"�7�"�$� 7�"�$� /����� ���������� ,������ /� ������� ��������

����� )� �� )� �� ����� �� �� 7"@$ � 7�"@$� /� ��� ����� ��� �� ���� ���������� �� ��

")� ��� )$ ��� �� �� ���� ������� (��� �� 7"@$ # 7�"@$� /� ����� ���� �� �� �����

�� ,����� ���,������� ���� )� ��� ) ,� ���������� �� ���� ��������� �� /� ���

��� )� ��� )�� #���� ������� ����� )� �� )� /� ������� �/� ����� �� ���� �� ���

������ ,����� ���� D� ������ �� ���� ��������� ����� ���� ������� ���� ��� ���

�� �� ,����� ����� �

1� �������4�� �� �������� 6��� ,����� � ,����� ���� �� ��������� ��� �����,��

���������� �� ��������4�� ������ *������ �� �0������ ���� �� ��� ��� �� �������� ��

� ���� �������� ��� ������� ������� ,� �������� �� ��������� �5���� 1���� �� ������

���� �� ��� ��� �� ��6��� �� �� ������ ���� ����������� �� ��������� �5���+ ��� ��

������,�� ���� ��������������� ����� ����������� 1� ������� �� ��� ����� ���,��� ��

�� 6�� �� ��� /�� ��/� �� ��0���� ������ ���� ����� ��� ����� 1� �������

������ /�� �� �0������ ���� �� ������� ��� �� ���� ��� �� ��0���� ������ ����

�,������ �� �� ��� ����� /�� �� �� ,������� �������� �� ��� ����� ���,���� #�

� 6��� �����&� ��� ���� ��� ,� �0������ �� �������� �� ���� ��4� �������� ����������

,� �� ��� �� �� ���� ��4� �������� ���������� ��������� �� *������ C�B�

Page 120: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @ E

�% -#��������. ���'.��

����� "+$���%�� �� �� ��#

���� ���� ������ ���� ��������������� ��� �������,�� �� � /��� ��� �� �������������

� �������� ��/ �/� �����6� ���/��� ��������� �� ,� �,�� �� �������� �� �������� 1�

*���� (����� �� #=! ��������� ,���� �����,�� ������ JE?K ��� *1� ���������

��������� ,� *1!��������������� ��� 3�/��������&��� J?C� ABK /��� �������� �� ��

������ ������������� .�� ���� ������ ������������� � ������� �� �������� ��������

�� ����� �*� ����������� � �������� � ��������� ������� �������� ��� ��������

���� J?GK� � � ������ ���� JFGK� ��� !!" ���� JA@K� !#$ JABK� ��� �%��� ���� JB@K�

��� &' ������

�������� ���������� � ��0�� ����� ,� � ������ �� B+@ /��� ���������� ��� ������

������ ������� ����� ��1 ��� ������ �������� �� ������� ������� ����� ���1�

������� ������� �� ����� �� � �CF ���������� ��0�� ����� ����� *�,�� ��������� ���

�������� ��������� �� ����� ������� �� �������������� �������� � � ������� ��

���11 #���! �������� !!" �������� ..1 ����� �������3������ ����� ���

2������������ ���� ������0 ���,��� "@F������$� �%��� ���� �� ��������� "��$������

�������� �� �/������������� ���������� ������������� ����� ����� ������&������ ���

��,��� .������� &' ����� �������� � ������ �� ���������� "��� ��/���� 6����� .!

������������� ��=>.�= ���������$ ��� �� ����� �� #�� �������

1� �0�������� /�� ��������� ��� �/� ������� � ����� ����� ��������� ��� �����

��� �� �� ����������� ����� 1� ������� �� ����������� ���� /�� �����4�� �� �����

�� ������ ������� ����������� ������������ ��� ���� ��4� ��������� ��� �����������

������� /�� ���6��� �� ������� ������������� �5��� ��� �'#� /�� ���� ������

������� 1��� �0��� �/� ��������� ���������� �� ����� ���6���� �� ������,�� �� *���

���� C���A� .����� ,����� /� �� "%=$ �� �� ����� �� �� �,��������� ��������� �� �

�����6� ��������� ����� ���� �� ����� ���� ���� �������� ���������� *������ ,�����

.������� "%1$ �� � ������� ����� �� ������ ������ ������ ����� �,������ ������

���� ������ � ���� �� �,������ ��������� ������ /�� ��/� %= ���� ��� %1 ��

�������� �� ������ ������� �� ��� �0��������� %1 /�� ��� �� �C� ��� ���� �,������

��������� ������ /�� ��� %= ���� ��� �C /��� �������� �� ������ �������

Page 121: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @ ?

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

procedure call-site case dominated

compress expand Edetect FFTg721-enc. convolve FIR turbo codeSW radio average

68% 13% 0% 76%

.����� C�@@+ *���� ����� ��������� ����� ����������� ���������

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

semi-exhaustive one-shot global

compress expand Edetect FFTg721-enc. convolve FIR turbo codeSW radio average

64% 88% 55%

(Common-case specialization) (Globally effectivecase selection)

.����� C�@�+ *���� ����� ��������� ����� �� ������ ���� ��� ���,�� �5�������������������� ����

Page 122: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @@

�� ����� �� ����������������� ��������������� ����� �

������ ���� ���� � �� ��!� ������ ���� ���� � �� ��!� ������ ���� ���� � �� ��!� ������ �"#� �"#� �"�� �"#� �"#� �"�� �"#$ �"#$ �"��%����� �"&� �"&$ �"�� �"&� �"&$ �"�� �"#� �"#� �"��%���� � �"�� �"$ �"�� �"�� �"$ �"�� �"�� �"$ �"��''( �"&� �"&� �"�� �"&� �"&� �"�� �"&� �"&� �"��

��� �� �� �"&& �"&& �"�� �"&& �"&& �"�� �"&& �"&& �"�� �� ��� �"�� �"�& �"�& �"�� �"�& �"�& �"�� �"�& �"�&

')* �"�$ �"�$ �"�� �"�$ �"�$ �"�� �"�$ �"�$ �"�����+ �� � � � �"&# �"#� �"�� �"&# �"#� �"��,- ���� �"� �"�� �"�# �"� �"�� �"�# �"� �"�� �"�#

.������ �"� �"�# �"�� �"$ �"� �"�$ �"� �"� �"��

��� ,�� ����!�� �� /������ �� ,����0���� ����� �����

�� ����� �� ����������������� ��������������� ����� �

������ ���� ���� � �� ��!� ������ ���� ���� � �� ��!� ������ ���� ���� � �� ��!� ������ �"�� �"�� �"�� �"�� �"�� �"�� �"�� �"�� �"��%����� �"#� �"#� �"�& �"#� �"#� �"�& �"�� �"�� �"��%���� � �"� �"�� �"�� �"� �"�� �"�� �"� �"�� �"��''( �"�& �"�# �"�� �"�& �"�# �"�� �"�& �"�# �"��

��� �� �� �"#� �"#� �"�� �"#� �"#� �"�� �"#� �"#� �"�� �� ��� �"�� �"�& �"�� �"�� �"�& �"�� �"�� �"�& �"��

')* �"$& �"$� �"�� �"$& �"$� �"�� �"$& �"$� �"�����+ �� � � � �"&� �"&� �"�$ �"&� �"&� �"�$,- ���� �"&� �"# �"�� �"&� �"# �"�� �"&� �"# �"��

.������ �"�� �"�� �"�� �"� �"� �"�# �"�& �"� �"�&

�+� ,�� ����!�� �� /������ �� ,(��� �� ��� � ����� �����

1�,�� C�A+ H������ �� �� ���� ����������� /�� ��5����� ��������� "�������4�� ���������� ����$

���� �����* $��� ����� ���

� 6��� �����4�� �� �5���������� �� �� �������� ����� ����� ��������� ����������

.����� C�@@ ��/� �� ������� ����� ������� ,� ��� ���� /�� ����������� ��������

( I �@� 7����� ��� ��� ���� �� ����������������������� �� ��/� �� .����� C�A�

��� .����� C�@@ �� ������ �� ,�� *����(���� ��� *1� ����������

1� ��������� ������� ���� ��/��� ����� �� ��������� ���� �� ������ �� �����

������ ,�� ��������� ������� ���� ��/� ����� ��������� ��������� �� �� �������� ��

�� ����������� ��������� 1�� �� ,������ �� ������������� &������ �� ���� ��������

��� �� �������� ��� !!" /��� ������ ���� ���� /��� �� &����� �� � � ������ /��

������ ������� ����� �� ��5����� ����� /�� ��5����� ������� ������������ 1��� ��� ����

�� ������ ��� �� &������ ������ ���������� �� ��5����� ����� /�� ��5����� ������������

1� ���5���������� �� �� ���� ������� ���� /�� ��� �� �� %1 /�� /�� ���

�� �C ��� ����� ���6����� )���� ��� %1� �� %= �� ��� ������ ����� /�� �������

����� ����� �� ����� 7�� ������ ��� �1 ���� �� ��� �0�������� " �@$� ���������

���� ������� /�� �5������ ��� ���� �� ����������� �������� ,������ ���� �� ������

������ /��� �������� "0� I @� $�

7�0�� �� ������� ������ ���� �� ����������� ��������4����� ��� ���,��

�5����������� ��������� /��� ���������� .����� C�@� ��/� �� ������� ������ �� ����

Page 123: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @@@

�/� ����� ��� *����(���� ������������ %�� �������� �� *1� ��������� ��������

���� ���� ��/�� ������� �������� #� ��/� �� .����� C�@�� ,�� ������0������� ���

������� ������� ����������� ������� �� ����� ����� ,� FBM ��� EEM� �������������

#���� ������� �������� �� ���,�� �5����������� ��������� ���� ��/�� BFM �� �����

����� ��������� ��� ����� ��������� �� ������� ����� ��������� �� �� �������� ��

����������� ��������� 1��� /�� ������ �� ,� ������ ��� ��������� !!" ��� � �

������ �������� ,������ ���� ��� ���� /�� ������ ���� ������ ���� ��������4�����

�����

����( .��� ����� � �%$����%��

(�� ������� ��� ������0������� ��������� /��� �������� �� �0������� �������

�� ����� �� ���� ������� ��� ��������4����� ����� ����������� ��������� ���� /��

�������� ���� ��� ��� ������� �� ����� ����� ����� ������ #���� ���,�� �5�������

���� ��������� ���� /�� ���� �� ��� ���� ��������4������ ,������ �� ��/��� ����������

�� ������� �������� ��� ��� /���� ���� ��� ���� /�� ���� �� �0������� ��������

#� �0������� �� ������� ������� ��/�� �� �������� ������� ���� ��� �����

�0������� ������� /�� ���&�� �� ������� �� �������� ,�� ������� ������� ���

������0������� ������� ��� �,��� E�A "E� $ ����� ��� ��G "��C$ ����� ������ ���

�0������� ������� �� *����(���� "*1� ���������$ ������������ �������������

7����� ��� .����� C�@� ���� ��/� �� ��������� ����� �� �� ����� ������ /��

�� ��5����� ���� �� ��������4����� ���� �� �� ����� ��� ����� ����� ���������

����� ���� ������� �� ��������� ����� �� �� ���,�� �� ��������4������� /��� ��

��������4����� ���� �������� ������� ����������� ������������ ��� ��������������� �����

�����������

�� *����(���� ������������ ��� ���� /�� �0������ �� *)7 )����*�#=� �������

�� � !34 /�� C@�!( ������� 1� ������� ��������� �� ��� ���� ��&�� ���� ���

� �������� /�� ������� �������� /��� �� ��&�� ���� @ �������� ".�=$ �� G ����

"���,� ����$ ��������� �� �� ������0��� �� �� ���� ��������� �� �������� �� ��

������� ������� ������0��� ��� ������� ����� ���� ��4��

�� *1� ������������ ��� ���� /�� �0������ �� *��� :#�% =CAE�* ��������

Page 124: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @@�

/�� ������� ��� ������� �� C !34 /�� @�E!( ������� 1� ��5������ �� �0����

���� ���� ,��/��� ������� ������� ��� ������0������� ������� �� ����� ������ ,��

�� ������0������� ������� ,���6�� ���� �� ������ ������ "���� ������ �������

���$ ,������ �� �������� ��� ���� ���������� ��������� ����������� ������������ ���

��������4������ �%��� ���� /�� ������0������� ������� ����� ��/�� �� �������

�0������ � ���� "� ���� ��� � ��������$�

�� �� ����������� ��� �0������� ������� ����� ��������� � ��� ��4� �� ���� /��

�� ��� �� �� ���� ���,���� �� ������� ����������� .�� �� ����� ����������� �� �����

������ /�� ��� ���������� /���� � ��/ ����� /�� �� � ,��������& ��� �����������

.�� ��� ������� � ������� �������� ������� ���������� ��� �� �0������� �������

,� �������� ��� �� ���� ��������� ���� ���������� ���� /���� ,� ���� ��� ���

������� ����� ������ ������������

1�,�� C�A ��/� �� ������� �� ����������� ���� �� ����� �� ������� ������������

��� ���� ��4� ��� �� ���� ���������� 7����� ��� �� ������ ����������� /��

�������� /�� �� ������������� �� �����/� ��������� #� ��/� �� 1�,�� C�A� �����

�0������� ������� �� �������,�� �� �0������� ������� �� ����� �� �����������

���� ������� /�� ��� ���� ����������� ����"FAM ��� *����(���� ��� F M ���

*1� ���������$� %������ �������� �� ���� ������ ,� ������� �5 ��� ���� ������� ���

����������� ����� "#,��� E� ����� ������ ��� �M �������� ���� ������ ��������

�� �0������� �������$� � ����� ��� ������� �0������� ������� ��� �%��� ����

,������ ��� ������������� &����� �� ��� ���� ����� "@E$ /�� ������� � ���

���,�� �� ���� ���,�������� "�� I �F@EBB$� �� �� ���� /���/��� �� ������� ���

�� ��������� �� ����������� �� ������� ��������� �� �� ������ �� �� ���������

.�� �� ,��� ����� �� ����������� �� ���� ��� �/���"�������$� ,�� ��� �� /����

����� �,��� @ M " M$ �� �������� "��������$ �� *����(���� "*1� ���������$

������������

�� �� ����������� ��� ��� ���� ��������4�� �������� ��� ������ �� ��5����� /���

��������� �� �� ������ ������������ �������� ��� ������ ��/ ������������ ���

��������� �� *����(���� ������������ /����� ���� ����������� ����� �� *1�

��������� �� ��������� #���� �� ����������� ����� �� !!" �� ��� ������ �� *1�

��������� ����������� ��� �� *����(���� ������������ ���� ���� �� ��������4��

Page 125: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @@A

�������� *����(���� *1� ��������������� ����� ������ �����

�������� 2��� �?@ �?@ @� @� �������� 60�� �E �G? �?@ �?@�0���� 2��� �EB �EA �?B �?C�0���� 60�� �CC �CA �GA �GF

1�,�� C�B+ ����������� ����� �� 2������������ ��� 60�������� �������� "������0�������$

�������� ��� ,�� ������������ ��� ���������� 1� ������ ������� �� ���� ��������

�� ��� �� ������������� &������ �� ��� ���� �������� ��� 2������������ ����������

/�� ��� ��� �������� ��������� ,� �� ���/��� �� ,�� ������������� ,�� ��� ���

������ ,� 2������������ ���������� .��� �� ������� �������� �� ���� ��������� �

����� �/� ������� ��� ��� ����� .����� �� ����������� ���� �� 2������������ ����

������ �� *1� ��������� �� ��� ���� �0������� ��� �� *����(���� �����������

"�������� �� ���� ������� ����������$� 7����� ��� 2������������ ��������� �� ����

������ ,� �� ,������� ��,���� ��������� /�� �� ��� �� �� ����� �� ��� ���������

*������ �� ���� ������� �� *����(���� �� ������ ��� �� *1� ����������

1� ������� �� 1�,�� C�B ������� ��� ������ �������� ����� ��� ������ �����

��� �� 2������������ �������� ���� �� 1�,�� C�A ��� �������� ����� ���

������ ����� ��� ���� 60�������� ��������� ������������� 7����� ��� �� ��������

���� ,� �� ��������4����� �� ������ ��� �� ���� ��������� ��� ,�� �������� �� �/�

��������� #� ��/� �� 1�,�� C�B� �� ����������� ����� ����� ��� �������� �� �,���

��C ����� ������ ��� �� 60�������� ������� �������� �� �� 2������������ ������� ��

*����(���� ������������ %� �� ���� ���� �� �� �,��� C ����� ������ �� *1�

��������� ������������ �� ����� ��� �� �������� ���� �� 2������������ ��������� ��

*1� ��������� ����������� �� �/��� ������ ��� ��� �� *����(���� ������������

(��� �� ����������� ����� ����� ��� �������� �� *����(���� ����������� �� �����

������ ��� �� *1� ��������� ������������ �� ������� ��� �� ���� ������� �����

������� ,� ��� �������� �� ���� �5������ "�,��� �/���$ �� *����(���� �����������

����� ��� �� *1� ��������� ������������

�� ���� �� !!"� �� ��������4����� ���� ���������� ������������� ��������� ��� ��

���� 1� ����������� ���� �� ��� �������� �� ���� ����� ���� �0������� �� *1�

Page 126: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @@B

��������� ����������� ��� �� *����(���� ����������� �� ����� �� ���,�� �� ����&

������ "�������� ,� ����������$� 1��� �� ����������� �� ��� ��������� �� ����

������������ �� *1� ��������� ��� �� *����(���� ������������

�� �������� ��� �������� �� ���� �5������ �� 60�������� ��������� ���������

�������� �� �� ������,�� �� ����� ��� �������� ����� ������������ �� 2������������

��������� �������� ���� �� 60�������� ��������� �������� �� �������� �� J?@K�

#���� �� ����������� ���� �� �� ,������� ��������� ��� �� ������������� ��������� ��

����������� ���������� ��� �� ������ �� �� ��������4����� ������ ������� ���������

�� �� ���������� ���/��� ������������

#� � 6��� �����&� �� ��� ���� �� �� ������4����� 2�/ ������� �� �� �/� �����

��6��� ����������� ( ��� 0( ��� ����� �� �������� #���� ������� ��4� ��� ����

���� ��� �������� ������� �� ��������4����� ����� ,������ ��� ������� ���� �����������

��������� ����������� 7����������� �� �� ��������� �� �����,�� ��� ��/ ������ ���

���� �0������� �� �� ������ ���� �� �� ������� �,-������� /�� ��� ,� ������� ��

�� �0����� �� ������ ������4����� ���� ��� ����� ���������

����� ,�$� �� � �� � ��� � ����� �

1� ��������� �� ����������� "/������ �� ������ ��$ �� � ������ ���,��� ��

���6�����,���� ��������� ,������ ���6���� ����������� ��� ,� ������� ������ �������

��� �� �� ������� ����� ���� ���� %�� �������� �� ���� �5����� ,� ����� ���� ���

��� �� ����������� ����� ��/� �� *������ C�F�A ��� ,� ������� ������ �� ������

������ ���� ��� �������������� ������ ������ �� ����� ���� ����

� �����4�� �� ������ ������ ������6�� ,� ��� �����/��& ��� ��� ��� ,� �����

��6�� ���� �/� ����������� 1� ������ ������ �� �� 6��� �������� ��� ��������� ��

����� ���� ���� /��� ���� �� �� ������ �������� ��� ����������� �� ����� ���� ����

��� ��� ��� ���������� �������� "�� ��������$ ������ �� ����/��� �� �� �������� �

���� �� ������ ������ �� �� 6��� �������� ������� ������ ����� ��� ���� �� ��

������ �������� � � �� ������ ������ 7����� ��� � � �� ������ ����� ��� ������

"�� �����$ ������ ����� ���� ������6�� ,� � ����������� ,�� ��� ����������� ��

��� ���� ��� ������4����� ��� �� �� ������0��� ���>�� ������ ����6�������

Page 127: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @@C

# ������� ����������� ����� � � �� ������ ����� ��/� �������� �����������

����� ,������ �� �������������� �� ����������� �� ����� ���� ���� �� ��� �0�����

����� ���� �� ,������& �������� /��� ����������� ����� � � �� ������ ������

�������� ��� ������ �������� ��������� �������� ��� ��,�� /�� 60�� ���,�� ��

�������� ������ ��� ���� ������� ��� ������6�� �� ������ ������� �� � � ������

�������� �� � � �� ������ ����� ��� � ������4����� ��,�� ��� ��� ��4� ��6��� �� �

�������� �� �� ����������� ��� �/� ������4����� ��,��� /�� ��5����� ��4� ��� ��6���

�� ��� �������� ,�� ���� ��� ������4����� ��,�� /�� ������������ ���� �� ��� ����

����� 1��� ���� ���� ���� � � �� ������ ����� /��� �,������ �� ��������� �����

�� ���/� ��� ���� ���� /�� ������� �� � ������ � � �� ������ ����� �������� ��������

��������� ��� !#$ ������6�� 6���� �������� ��,��� �� � � �� ������ ����� "/��

���� ��4�$ ��� ���� �������� ������ ��� ��4� /��� �������� ���� ��� �� ���������

������� �� ������� �%��� ����� �� ���,�� �� ����� �������� /�� ������6�� �� �

� � �� ������ �����

�� ���� �� !!"� �� ���,�� �� �������� ������ /�� ������6�� �� � �(����� ������

���%�� ��� �� ����������� ����� /�� ������� ������� �� �� /���� ����� �� ������

������ ������� ���� ��� ��/ ��� ����������� �� �� ������6�� ������ ����� ��

��� �,������ ������ �� ������� �0�������� 3�/����� �� ��������� �� ������� ����

��� ���� /�� ������� �� ������� ���,��� ��� �� B� E� @F� ��� �� ��� *�� �������

���������� ��� ,� ������ �� ��� �����/��& ,������ ��� �����/��& ��� ����������

�������� ������ ����� ��� ������ ���� ���� ����� ������/�� ,���� ��������� /��

�������� ������ ���� � � ��� ���������� �� �� �0����� �� ���� ��4� ���������

1� �������4�� ��� �������� ��/� �������� ����������� ����� /�� �� ������

����� �������� /�� � � �� ������ ������ ,�� �������������� /�� ������� ����

��� ���� ��� ������� ����� �� ����������� ����� ��������� �� �� ����� ���� ��&�

���� ���6�����,���� ���������� #���� ���������� ��������� �� ������� ������ ����

��� ,� ������� ,� ��� �����/��& �� �� �0����� �� ���� ��4� ���������

Page 128: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ��� ����� �������� �������� @@F

�( ���#��� �'�����

� ��������� ��������� ��� � ���� 2�/ �� ������ �� ������������� �5��� �� ����/���

��������� ,� ����� ����� ���6���� ��� ������� ����������� � ��/�� ��� �� �������

������ ��� ��� ���� �� �� ������4�� �������� �� ����������� �������� 1� ����

������,����� �� ��� /��& �� �� ���������� �� �� ������4����� 2�/ ��� ����/��� ����

������ *�� � 2�/ �������� �� �� ������ ������ ��� �� �������,�� /�� ���� ����/���

������4����� ���������� ���� ���� ������4������ ��� ��������� ����������

D���� ��� �������� � 6��� ���� �������� ������� ��������������� ��� ���6����

�� ������� ������ ����������� ��� ���������������� ��� �� �0������� ��������� ���

����������,������ ������ �� ��� ���� ����� )���� �� ���6���� ������������ ������

���� ������� ������ ����� ,���� �� �� ��������� ������������� �5���� ��� ��������

���� �� ��������4�� ������������� ����� � ������� ���������� �� �� ��������� �����

���� �0������� ��� �� ���� ��������� � /�� ��� ����� ������� ���������� � ��

������� ,� ���� ��4� ���������� �������� ��� �������� .������� �� ��������� �����

�� �������� ��������4�� ����� �� �����4�� ,���� �� ��������������� ����� �����������

1� ����������� ���� ��/� �� ������� ACM "�FM$ ������ ������ ��� AEM"A@M$

�� ������� ����������� ����������� /�� GM "@AM$ ���� ��4� �������� �� *1�

��������� "*����(����$ ������������

���������� ��� ������� �� ������� �� �� ������ ����� �� ��������� ������ ,�� �

,������ ��� ��� �������� ��� ,� �0������ �� ��/�������� ������ ����� "��� ����

�����$ /�� ��� ������� ,����� ������� �� ���� ��������4������ #���� �� ��������4�����

�������� /��� ,� �0������ �� �������� ���� ����������� ��������� ���������������

Page 129: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� *

��������

������ ������� �� ,����� � ��-�� ������ ���� ��� ��� ����� �� ���������� ��������

#� ������ ������0��� ���������� ������� ��� ������ �� ����� ����������,���� ��������

����� �� ���� �� �����������&�� ���������� ��� �������� ������ 2�0�,������ 1���������

����������,���� ������ ��� ,� ���������� �� ���� ������� 1� ���/��� ������� ��

�� ,����� ������ �� %* "%�������� *�����$ ����� �� �� ��� �� ���/��� ������ ���

����������� ������� �� �� ��� ������ �� ���� �������� ���/��� �� �� ������ ������

��������� �/���� ����/��� ������� �� �� ��������� �������� �� ,������ �� ����

/��� ��� �������� �5���� �� �� ������� ������ ������ ������������ .�� ��� �������

����/������������ ������ ��������� �� ,����� ��� �� �� ��-�� ������ ��� ������

������ ������ �������

.�� ����������� ����������� ��������� � ��������� �/� ��! �������� �� ������ ��

/����� ������ /��� �� ������ �� �� ���� ������ 1��� �/� ��������� ����������

����� �� �� �������� ����,����� �� ���� /�� �� /��&���� ��������� ��� ��� ���

����������� �� %*�������

.�� ����������� ��������� ����������� ��������� � ��������� � ��/������� �����

/��� ������4����� �������� ��� ��� �������� �� ����������� �� � ������ �� ������

���� �������������� �����/��& ��� � ����� 1�� �����/��& ��� ���� ��������4� ��

������������ �������� �� ���� �0������ ���������� ��� �������� ���������������

�������������� ������������

@@G

Page 130: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� �� @@E

%�� &����� �'�����

����� ����%�� ����� ����#�%��

������� ��/�� ���������� �������� ������ ������ ����������� ,� ����������� �����

��� �� ������ ���� ��/ ��/�� ������� 1� ������� �� ������� ��/�� ����������

������ �������� ������� �� ��� ������,������ ��� �/ /��� �� ������ ����� /�� ��

��������� �� �� /��&������ �� ��� /��&� � ������� ��� ��������� �/� �������� ��!

�������� "��� ������� ���� ��� ���� �� ������� � ���������$ ��� �� ��������

���� ������� ��/ ����� ������ �������� (�� ������ �������� ������� �� ���,���

�� �������������� /��&����� ��� ��! ������� ,�� ��� ��� ��5����� �� ���� ��������

1� ������� ���� �������� �� ,���� �� � ���������� ��������� ������ /�� ����

����� � ���������� ������� �������� ��� ���������� /��&������ �� �0����� �� ����������

��������� ������ �� ����� �� �������������� /��&����� ����� ������� /����/� ���

��,�� ���&��� ,���� ������������� ��������� �� ������� �� �������� ������ ��������

���� �� ������� ���� �������� �������� �� �/� ������ �� �� 6��� ���� ��������� ��

������ ������ ����� ��� �������� ������������ � ��� �� ���������� ������� ��������

,� � ������������������ ������������ 1�� ��������������� ����/� �� �� ����� �5

,��/��� ��/�� ��� ����������� ���������� �� �� ������ ���� ��������� �� ��� �����

�� /��&���� ���������� �� ��������� ,� ������� /����/� ��� �� �������� ������ �� ����

����� ���� � ��� �� ������������ ������� ���������� ��������� 1� ������� ����

�������� �� ��������� ��� �/������� ������� " ��� ������ ����� ��� ��� ����� �����$�

,�� �� ��� ,� �0������ ��� �������� ����� ����� �������� 1�� �� �� 6��� ���������

������ /�� ��������� �������������� /��&����� /�� � ������ ����� �� ���������

������4������

%� �� ���� ���� �� ���� �� ������� � �������� �� � �������������� �����

��� ������ ����� �5 ,��/��� ��/�� ��� ����������� ����&� ������� ���� ���������

(��� ��� ������ ���� ��� ������� ��� ��������������� ���� �� ������ ������ �����

1�� �������� �������� �� ��0� ���� ������ ����� ����� �� ���� ��������� ������

���� �� ������� � /�� �� ������� �� �� ������ �0��������� �� ��������������

/��&������ 1� ���� ��������� ������� �� ������ ���� ,������ �������� /�� �������

���� ���6����� ����� ��� �� ��0� ���� ,������ �� ��������� ���� �� ���� ,������

Page 131: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� �� @@?

������� /�� �� ����� ���������� ���6����� ������ 1�� ������ �������� ��������

����� ����� ������� /�� /�� ��� ���������� �� �������� �������

�0���������� ������� ��� ���� �� /�� �� ������� ���� ������� ��� ���� �5���

�������� ��� ��������� ,� ,�� ���������� ��� ���� ������������ 1� ���������� ���

���� ������������ /��� ��������� ��� ��/����������,�� ��� ���& ������ ��������� ��

,�� ������ ��� ���&��� ���������� 1� ������� ���� �������� ��������� /��� ��

���� ����������� �� /��� �� ����������� 1�� �������� ������������ ��� ���� �0����

��� ��! �������� �������� ��� /�� �������,�� �� �� ����� ������ ������ �� �������

1� ���� �� ������� � �������� ���� ��������� /��� �� ���������� ������������

,�� ��� ����������� /�� ��� �� ���� �� ������� ���� �������� �� ���� ������������

1�� �� ,������ �� ��� ���& ������ ���� �� ���� ����������� ������� ���� ������

����� �����< ����� ��� ����,����� ������ ,� ����� �������

1� �������4�� ������,����� �� �� ��������� �������� �� ������� ��/�� �������

���� �������� �� ����� �� ��������� �� �� /��&������ � �������� �/� ��! ��������

� ������� ���� ��� ���� �� ������� � ��������� /�� ��������� ��5����� �����

����� /�� ��5����� ��������� �� ����� �� �������������� /��&������ (�� ������

��/�� ���� ����������� ������,����� /�� ������ ����� ������ ����������

���� !�� "���#� ��� ���� �$ �%�&� ���

'�/ ������ ����/��� ������4����� �� ��� �� �� ���� ��������� ��������� �� ������

�� ������ �������� ,� ����/��� ����������� �������� �� ����������,���� ��������

1�� �������� �� ���������� �5������ �� ��������������������� ������������ ,������

�� ��-�� ������ �������� ��� ���� ������������ �� �� ��������� �� /�� ����

����������� �������� ��� �0�������

� ������� �� ��������� ������ �� ������ ���� �������������� �����/��& ��� � ����

/�� ��������4� �� ����/��� ��� ���� �0������ ���������� ��� �� ������ ��������� ��

�� ����������� �� ��� �����/��&� �� ���� �0������ ��������� �� �� �������� �,�

������ ������ ������ �� �� ��������� ����� �� ���� ����������� �� ������� � ���������

��������� ��� � ���� 2�/ �� ������ �� ������������� �5��� �� ����/��� ���������

,� ����� ����� ���6���� ��� ������� ����������� � ��/�� ��� �� ������� ������ ���

Page 132: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� �� @�

��� ���� �� �� ������4�� �������� �� ����������� �������� 1� ���� ������,����� ��

��� /��& �� �� ���������� �� �� ������4����� 2�/ ��� ����/��� ��������� *�� �

2�/ �������� �� �� ������ ������ ��� �� �������,�� /�� ���� ����/��� ������4�����

���������� ���� ���� ������4������ ��� ��������� ����������

D���� ��� �����/��&� � 6��� ���� �������� ������� ��������������� ��� ���6��

��� �� ������� ������ ����������� ��� ���������������� ��� �� �0������� ��������� ���

����������,������ ������ �� ��� ���� ����� )���� �� ���6���� ������������ ������

���� ������� ������ ����� ,���� �� �� ��������� ������������� �5���� ��� ��������

���� �� ��������4�� ������������� ����� � ������� ���������� �� �� ��������� ����� ����

�0������� ��� �� ���� ��������� � /�� ��� ����� ������� ���������� � �� �������

,� ���� ��4� ���������� �������� ��� �������� .������� �� ��������� ����� ��

�������� ��������4�� ����� �� �����4�� ,���� �� ��������������� ����� ����������� 1�

����������� ���� ��/� �� ������� ACM "�FM$ ������ ������ ��� AEM"A@M$ �� �����

��� ����������� ����������� /�� GM "@AM$ ���� ��4� �������� �� *1� ���������

"*����(����$ ������������

%� 3'�'�� 6��+

������ ������ ������ ������ �� �� �������� ���� ��� ����� ���� ���������� ���

������� ���� �5���� �� ��� ���� /�� ���� ��5����� ���/������� !� /��& �� ���

����� �� �� ������� �� ������������� ������ �� ����/��� ����������� ��� ���� ���

����� ����� � ��/ ����������� �� ���������

1� ������� ��/�� ���������� �������� � ��������� ��� ,� �0������ �� ����

���� �������� �������� �� ���� �� ���� ���,�� �� ������ 7����������� �� ���,��� ��

���������� ���������� ��/�� ���������� �� �������� �������� ����� ��������������

/��&������ ������� � ���������� ���,��� ��� ������ �������� #���� �� ��! ��������

�� ��� ���������� ����� �� �������� �� ��������� �0������ �� �� ���������� ��

���� /����� ��� ������ ������ �� �� �������� ������� ������� ����� �� �������� ��

�������������� �� �� /��&���� ��������� ���������� 1� ������������� ,��/��� ���

������� ������ ��� ����������� ������� ��� ������� ���� ����������� �� �� /��&����

��������������� /�� ��� ������� �� ������,����� �� ��! ���������

Page 133: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

������� �� ���� �� @�@

1� �����/��& ��� ��/������� ����/��� ������4����� �� ������� �� �� ������

����� �� ��������� ������ ,�� � ,������ ��� ��� �������� ��� ,� �0������ �� ��

��/�� ����� ������ ����� "��� ���� �����$ /�� ��� ������� ,����� ������� �� ����

��������4������ #���� �� ��������4����� �������� ��� ,� �0������ �� �������� ����

����������� ��������� �������������� ��� �� ������ �������� #����� ���������

�������� �� �� ��������� ������� ��� �� ������� "�:*$ �������� /�� �� �����/��&

�� ���/ ��/� �� ��������� /�� �� �0������ �� ��������4�� ����� /�� ������ ����

��� ������ ��������� /�� ������ �� ����������� ����������� �,������ ���� ��

��������4������

*���/��� ������������� ��� ������ ������ ������ ������ �� ����� �� �������� ����

/�� ���� �������� ���,���� ��� ���� ������� 1�� ������� ����� /��� �������� �� ,�

���������� �� �� ��0� ��/ ����� �� ������� /�� ��,����� ���������� ��� ������

,����� ������������ ���� ����������

Page 134: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

+���������'

J@K #���� P#���+ #������� ���6�������� W ��/�� ���������Q� ������,�� ��

���+>>///�������������>X���� "@???$

J�K #� #��������� '� (������ ��� (� =���9�� P#� #������� #������� ��� '�/���/��

*�������� !��������� �����������Q� ����� 1� ��� ��� ��� .� �� "����� ���

�GA��G?� � @

JAK '� %� #�������� ������� #������� ��� *�������4����� ��� �� � �����������

'�������� �� ������ ��;)� )��������� �� ���������� !��� @??B�

JBK #������� ��/�� !��������� %������/� ���+

///��������������������>�#'>��/�����>���������

JCK � #���-� ��� *� !���&� P���� ��������� ��� .�0�������� �*��Q� 1#� .,�

�1"!� ����A� ����� ��� @AF�@F@� #���� @??E

JFK #������� =�*� !������ '�� "#=!$� #=! *���/��� ����������� 1���&�� :���

���� ��@@� @??F

JGK ;� #������ (� D��������&� 1��� �� #�� ��� #�������D������ @?E?�

JEK �� (����� *� ����� ��� %� *���� P�������� 1������������� ��� 3���

����������� ���������Q� 1#� #���� ��� !������ ���ABC�B� � ����F� 7�� B�

���� @??B

J?K 1� (��� ��� � '����� P%�������� ���6���� ��� 1������ ��������Q� ��������� ��

� )5 � 1����� !�������� �� ��������� �� ����������� 0�������� ��� C?�G �

��� @??�

@��

Page 135: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @�A

J@ K '� (����� ��� � �� !������ ������� ��� ������� 6 ����� .���

����� ��� #1� .����� ;��/��� @??G�

J@@K '� (������ #� (�������� � ��������� ��� � �� !������ P������ %�����4�����

��� ������� ��/�� !���������Q� *""" .����� �� #���� ��1��� ����� ��

*� ��� � #����� � ��� !�� ��� ���� @E� ��� F� ��� E@A�EAA� ��� @???�

J@�K '� (������ #� (�������� � �� !������ Q# *����� �� ������� ��/�� !���������

1���������Q *""" .������ ���� �� 0!* !�� ��� .�,����� � �

J@AK '� (����� ��� � �� !������ P*������'���� ��/�� %�����4����� 1��������

��� 1����Q� 1#� .,�1"! � .������ ���� ,� ����� 1� ��� ��� �� "�� �����

!�� ��� ���� C� ����� �� ���@@C�@?�� #��� �

J@BK )�7� (��� "��� � �� 1����� ! ����� �� ������ 7��� 8��� 9 !���$ )5:;

J@CK 7� 3� (����� ��� P%� '������� �������� 1���� /�� '���� %����� �������Q�

1����� ������ :�� � � ���GG�@ � @??E

J@FK (� ������� �� .������ ��� #� �������� P:���� ���6����Q� *� ��� ����� !��������

�� ���������� � ��� ����C?��F?� @??G

J@GK (� ������� �� .������ ��� #� �������� P:���� ���6���� ��� %�����4�����Q� 7������

�� *�� ��� ����0�� ����������� ���� @� !��� @???

J@EK .� �������� *� D�����&� �� �� ����� .� (������ '� 7����������� ��� #� :���

����������� #�� �� ����� ������� � ��������6 "������ ��� �� �����

,������� ��� ��� "����� ��� ����� !�� � ������ ;��/��� @??E

J@?K .� �������� *� D�����&� �� �� ����� '� 7����������� ��� 3� �� !���

P*������'���� 1������������� ��� '�/ ��/�� ���� 1������� ��� *������Q� #�

������&����� =� (�������� ���� '�/���/�� �!%* ������� ���� ������ @??E

J� K 7� �����(����� ��� P%� (���� !����� ��� %��'��� (������ ����������Q�

1����� ������ :�� ��� ���@@��@AG� @??E

Page 136: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @�B

J�@K #� ������&���� ��� =� (��������� 0����� ���� �� #�,! ������ ;��/���

@??C�

J��K *� ����&�5 ��� �� ������� P ���,����� ������� ��� ���� *�������4�����Q�

1#� !*<�013 8������� �� ��� ��� "����� ��� ��� !��� ����=��� �������

�������� ��� '�"�� 255(� ���BC�C?� *�� #������� 1�0��� )*#� ������ @???

J�AK �� ��� ��� � (��������� P*���/��� *�������� �� �� ���*������� �� =�������

=����1��� *������Q� ����� 1� ��� ��� #������� ��� @�B� @??B

J�BK ����� ����� '� (������ #� (�������� ��� � �� !������ P������� ��/�� !���

������� ��� 7���*��������� *������ =�������Q� �1." � ����� 1� ��� ��� ���

.� �� "���� #������ ��� "����� ���� ���GG�E@� @???

J�CK ����� ����� '� (������ ��� � �� !������ P������� ��/�� !��������� )����

#������� '������� 1���Q� ��������� �� � *� �� #������ �� #���� � 1���

������ ����GB��G?�@???

J�FK ����� ����� '� (������ ��� � �� !������ P������ ������ *����� ���� 1�����

��������� ,���� �� :���� ���6����Q� )� ������� ��� #������� ��� ,��� ���

!�� �� ��� 0������ ��� ��@���G� ����������� �#� �

J�GK �� ������ ��� %� ������ P1������� 7���� �� ������� ����������Q� #�! *�����

���� �� ���������� �� ����������� '��������� ���B?A�C @� @??A

J�EK ;� ������� !� 3���� ��� ;� ;������� P# !��������� ��� ��������� �������Q�

�������� '��������� :����� @?� 7��,�� �� �� @ C�@@G� #����� @??A

J�?K ;��� ������� �� *����&�� P7�������� ����������� *�������� /�� '������ ����

��/�Q� 1#� !*<�013 8������� �� 0�������$ #������ ���$ ��� .���� ���

"����� !�� ��� ��� @?A�� G� ��� @??E

JA K .� �������� �� ;������� ��� (� (������ P#������� ���& *������/� �������� ���

!�,��� ���������Q� #���� ��� !�� ��� ���� E� ��� AE@�B@A� @??C

Page 137: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @�C

JA@K �� ������ ��� 3� 3������� P*�����=���0 ..1 #�������Q� "�� ������ 0 ���

���� � � ��� @� ���@B�@F� ��� C� @?EB

JA�K #� ��������� ��� �� 3�������� P'������� �������� 1���� ���� =����� �0���

����Q� *������ ��� ��� #���� � ���� :�� E�� ����A@��BF� @?E?

JAAK � ���&&������ 7� :�-��&������� !� ;�������� !� ��/��� P!����� ������

������+ ��2����� �� ���/��������/��� ������4�������Q *� ��� ����� !��������

�� 0� ��� "�� ������ ��� ������ ��� �BB��BF� � �

JABK �� .���,���� ��� .� 3���/���� P*1� +# :'�D #���������� ��� !�����

%������� #������������ �� !������������� .����Q� %��� ?�@A� � � *�� ���� �#

JACK � .���� ��� !�*�������������� P��������/��� ���������� ��� ��,��� ��������

�����Q� !�������� �� ,��� ��� !�� �� ���������� ��� BE�FA� @???

JAFK .� �,,�� ��� #� !��������� P��� ������� ���6���� *������ :���� �������

����SQ� >4 � *� ��� ����� !�������� �� ���������� � ��� ��� �G ��E � ����

@??G

JAGK =� ������� �� (�� ��� � D��&��� P�������� �� ��� ����Q� ��������� �� 8�� �

?!"3*@ .������� #������� ���� @��@�� @??C�

JAEK =� ������� �� (�� ��� � D��&��� �������� �� ��� ����� A� 0����� ����

.������� /��� A�0�5B�);4� @??F�

JA?K � �������� � :� ������ �� '������� D� ������ #� ;�2�� �� '���� ��� ��

������� P��,����� *���/��� �� =����1��� *����� ���������� *������+ ������

1����������Q� ��������� �� *"""� ���� EC� ��� A� ��� BAF�BCB� !��� @??G

JB K �� �����/���� P!������� ��/�� !��������� ��� 3��� ���&�Q� *� ��� �����

8������� �� �������$ 1�������$ ��� !����� ��� ��� #���� � ��� .�������

���� ��� !�� ��� ���F��FC� @??B

JB@K � 3��������� �� %5��� ��� '� ���&�� P��������� �������� �� (����� (���& ���

������������� �����Q� *""" ����� �� *������ ��� .����� ���� B�� ����� !����

@??F

Page 138: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @�F

JB�K *� 3����� ��� *� �������� P����������� *��������� =������� #���������� ���

*�������� �� �� #��� =��������,�� ���� ��������Q� ����� 1� ��� ��� #���

����� ��� C@ �C@C� @??E

JBAK %� 3�������4�'����� 1��� �� ������ #�� ��� �������� *��������:������ @?E?�

JBBK ���3� 3/��� ��� #� D�� P# ���������� ������ �����/� ����� ��� ������

������ �� ������������ �����������Q� ��������� �� � *� �� #������ �� #���

�� � 1��� ������ ����E�A�� @??G�

JBCK 7� ����� �� ������ ��� �� *������� ��� ��� "����� ��� ��� 1� ��� �� �������

<��� ���� �������� 3���� @??A

JBFK #�;������ !� !������� '� !� ���� ��� *� %/��&�� P����������� =������4��

#�������� ��� 7���������� ���,����Q� 1����� ������ @@"F$� ��� CB��CG@� ���

@??B�

JBGK =� ;������� ��� �� ;�������� P#����������������� ��/�� ���������� ��� ��,���

�������������Q� 8����� 3 ����� ���� F� ��� �FA��GG� �

JBEK �� ;����� �� :������� ! ����� �� !�� ��6 "� ��� ���$ *�� ���� ���$ ��� 1����

�� #�� ���� ���������3���� @?EF�

JB?K � '�&������������ #� =��������� ;� ;����� ;� �� ��� *� ����

P����������� �����������+ # 3���'���� 1������� ��� ��/�� ��� �������

����� %�����4�����Q� ����� 1� ��� ��� #������� ���CF�F@� @???

JC K 3� '�&������ � 3��&��� ��� D� D���� P���� ����������� ��� '�/���/�� ���

,����� *����� ������Q� ����� 1� ��� ��� #������� ��� �?B��??� � �

JC@K ;� '���& ��� !� '������� P%� �� ����� �������� �� ����� ������������Q� *!#1�

��� @E��@?@� �

JC�K =� '������� #�� ,� ����� ��� .������� ��� "����� ��������� � ����$

1����� ���$ ��� .����� ;��/��� �

Page 139: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @�G

JCAK =� '������ ��� �� !��/����� / ��� ��� #������ .�������� ��� "�����

!�� �� .���� ��� 1������ ����� ;��/��� � @

JCBK ;� '�� =� ;����� �� 3������ ��� 1� #�������� P# H����������� #������� �� ���&

����� ��/�� !��������� �� �����,�� ���������Q� ?!"3*@ 8�� � #�������

@??B� ��� �G?��?��

JCCK �� '� ��� � 3��&��� P# .����/��& ��� ���������� ��� !�����4��� ������ ������

������ �� ��,����� 3D>*D *������Q� ����� 1� ��� ��� #������� ���@EE�

@?A� @??G

JCFK ���1� '�� *� !���& ��������� 1������� �� /���.�� "����� !�� ���

;��/��� @???

JCGK *� '���� *� �������� ;� ;���4��� ��� *� 1-����� P����������� *�������� )����

(����� �������� ��� ���� *�4� %�����4�����Q� *� ��� ����� #������ �� #���

�� � 1��� ������ ��� A?A�A??� @??C

JCEK �� '���� / ��� ��� #������� ��� "����� #�� ��������� � ���� ���

"������� �� *���� ���� 1������ ����� ;��/��� @??G

JC?K !� '������� �� D��&������ ��� � *��� P:���� '������� ��� '��� :���� �������

����Q� 1!�0,!� ���@AE�@BG� @??F

JF K ��'� '��� ������������ �� ���,��������� !���������� !� ��/�3���� @?FE

JF@K �=� '���� #�� *���� P*���/��� *��������� ��� �����,�� �������� ������ !���

�������Q� *""" ������� #�������� ����� ���� C� ����� A� ���F �GA� ��� @??E

JF�K ���3� '� ��� � �� !������ P#������� 3��� ���& ��/�� !��������� �� ����

����� ���������� <�� 0��� !�������� �� 0!*� ��� C �CA� @???

JFAK ���3� '�� 1� *������� ��� � �� !������ P*���/��� ���������� ��/�� !������

����Q� #,�"!� ���@CG�@F@� @???

Page 140: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @�E

JFBK ���3� '�� ����� ����� '� (������ ��� � �� !������ PH����������� ��������

��� �� ��/�� !��������� #��������Q� �1." � ����� 1� ��� ��� ��� .� ��

"���� #������ ��� "����� ���� ���� ��F� �

JFCK ���3� '� ��� � �� !������ P��������� *������'���� ��/�� !��������� �����

����Q� *""" ����� 9 .� � ���@ �@?� !���� � @

JFFK �� !��/���� ��� � ������� "�������$� P���� ��������� ��� ��,����� ����

�������Q� ;��/��� @??C

JFGK ���+>>///������������> ����>�����,���

JFEK 3� !���� =� %/���� !� ��/��� =� ���� ��� �� ��� P1�������� ��� '�/ ���

���� *���/���Q� *� ��� ����� !�������� �� 0� ��� "�� ������ ��� ������

���G��GC� @??G

JF?K � !������� ��� *� �������� #���� ��1��� .������� ��� 0����� !�

��� ��� 0���� #����� �� ;��/��� @??G�

JG K D� 7�,�� ��� � !����� "����$� 0����� ����� �� �� !�������� "���

������� ;��/��� @??G�

JG@K :� 7��&� ��� D� ���� P������� ���������� �� 3�������� ���������� �������

'�������� /�� #����������� �� 3��� =����1��� *������Q� 1#� !�������� ��

��������� �� ����������� 0�������� ��� �F?��E � @??�

JG�K �� ������ .� �������� 7� ����� ;� ����&����� �� (���&������ �� ;��&����� #�

:�������������� �� ;-����,���� P���� ��� !����� %�����4����� 1�������� ���

��,����� *������Q� 1#� .,�1"!� ���� F� ��� �� ��� @B?�� F� #��� � @

JGAK ��#� ��������� ��� � '� 3�������� �������� #���������� # H��������� #��

������ ��� �������� !����� ;������� ��,������� @??F

JGBK �� � ������� �� '���� 1��� !��� ��� *� *����/���� P����*��+ � =��������,��

���� *������� *�����Q� C � *� ��� ����� !�������� �� A������� !�� �����

!��� @??B

Page 141: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @�?

JGCK �� ������� �� '���� !� �������� .� 7���,��� ��� � �������� Q��,����� �����

/��� �� ��������� ������ ���������� �������+ ����������� ��� ����������� ������Q�

�������� �� *"""� ���� EC� ��� A� ��� B@?�BAC� !��� @??G

JGFK !� ������� P��/�� !��������� ��� %�����4����� �� ��,����� *������Q� 1���

��� !�� � ������ ����� 1� ��� ��� #������� ��� �A?��BB� � @

JGGK � ������� !� *���� ��� 1� !����� ��������������� ������ �� .��� *��������� ��

�������� #����������� "1� ����� ��� �� ������ ����$� ;��/��� (������ !#�

@??C� ��� BG�EF�

JGEK !� ��������� ������ ������� �������� D����� @??B�

JG?K H� H�� ��� !� ������� P������� ��/�� !��������� (���� �� �����������

1��� !��&�� �������� �������Q� ��������� �� ����� 1� ��� ��� #�������

���CCC�CF@� @???

JE K H� H��� H� D�� ��� !� ������� P*�������� !������� �� � ��/���!������

*�����+ ������������ ��� %�����4�����Q� *� ���� ��� !�������� �� 0� ���

"�� ����� ������ ���@?B�@??� @???

JE@K H� H��� H� D�� ��� !� ������� P������� ��/�� !��������� �� ������0 *���

���� )���� �������4�� *�������� ����� 7���Q� ��������� �� ����� 1� ��� ���

#������� ��� AC��ACF� �

JE�K H� H��� H� D�� ��� !� ������� P%*��������� ��/�� !��������� ��� !�,���

���������� *������Q� >5 � ��� !���� #������� ��� C F�C ?� �

JEAK �=� H������� P��������� �� �������� 1����Q� ������ 0������� :�� @� ���E@�@ F�

!���� @?EF

JEBK �=� H������ ��� =� =������ P��������� �������� 1���� )���� �� !������ ���

��������� '���� ���������Q� *������ ��� ��� #���� � ���� :�� E � �����G��BE�

!���� @?E?

Page 142: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @A

JECK � !� =�,��� ��� !� ������ "�������$� 0����� ����� � ����������

;��/��� @??F�

JEFK *� �� =�-��� #�*���������� ��� *� !���&� P����������� �� �� %�����4���

�������� ��� .�-���� .�0�������� ������� *����� ���������Q� #,�"!�*� ��� �����

8������� �� A�����+!�� �� #������� ��� ��F� @???

JEGK *��� =��������� P������ .������� =������+ .����� #�������� ,� #�������

)���������� �����������Q� .��� ���� $ !�� �������� �� 0����� ����� @??�

JEEK *���� =����� ��� !�0 (����� #���B'���0+ ���+>>��,�����������������

����������>����>

JE?K 1� *������� '� (������ ��� � �� !������ P������#������� *��������� �� ������

����������� �� ��,����� *������Q� ����� 1� ��� ��� #������ ��� EFG�?G��

@???

J? K 1� *������� '� (������ ��� � �� !������ P������������ ��/�� !��������� ��

�����,�� *������Q� *� ��� ����� !�������� �� !�� � !�� ����� ���@E��A� @???

J?@K 1� *������� '� (������ � �� !������ ��� !� 3���� P*����� ���� %�����4�����

��� ���6���� �� ������ ����������� �� ��,����� *������Q� *!!!� ��� @?A�@?E�

� �

J?�K 1� *������� '� (������ �� ����� ��� � �� !������ P������� ��/�� !������

���� ��� �����,�� *������Q� *� ��� ����� #������ �� ����� #���� ��� ���

3 ������� ��� @@�@?� � �

J?AK #� *��������� ��� #� �������� P#1%!+ # *����� ��� (������� �������4�� ����

�������� #������� 1����Q� ��������� �� � !*<�013 )55; #������ ��

�0�*� ���@?F�� C� ��� @??B

J?BK !� *���������� #� ������&���� ��� =� (��������� P���������� ������ �����/�

��� ���� ������������ ��������� ��� ������ ������ ���������,�� ��������

����Q� *""" .������ ���� �� 0!* !�� ��� B"@$� ���B��CC� !��� @??F�

Page 143: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @A@

J?CK ���+>>///�������

J?FK =� *������� ,� ���� #�� ��� ��� "� ��� ���� ������ @??B�

J?GK ���+>>///�����������������> �������>,������&�>,������&�����

J?EK �� '� *�� �� �� 1���� ��� #� !� �������� P*����� ��/�� �� �� ������� ��� ��

��,����� ����������Q� *""" ����� ��� .� �� #���� ��� ���� @@� ��� B� ���

�B�A � D������ @??B

J??K #� *���������� P���� %�����4����� '�,������ ��� =��������,�� ����������� ���

��,����� ������� *����� ����������Q� �� 1����� ��������� )��������� �������

���� �� ��� !�� @C� @??E

J@ K *������� �������� ����� 1� *)�. '�,����+ # ��� �� ���� �������� ��� ������

������� *)�. ���� ����������� *������� )���������� @??B

J@ @K :� 1�/���� *� !���&� ��� #� D����� P����������� 1�������� ��� '�/ ������+

#� %������/Q� ���� *�������� �� '�/ ��/�� ������������ ��� AE�A?� @??B

J@ �K :� 1�/���� *� !���&� #� D����� P����������� '���� ��/�� #������� ��� %�����4��

���� �� *���/���Q� 7������ �� 0!* !����� ��������� !�� ��� ���� @A� ���@��� ���

��A��AA� @??F

J@ AK .� 1���� !� �������� � ������� ��� 3� �� !��� P*���/��� *������� ���

=�������� ����������� ���������� *������Q� 8������� �� 0�������$ ��������$

9 ���� ��� ���� �� ��� ��� ��� F �F?� @??C

J@ BK 3� 1�������� 3� 1� ������� #� ������ ��� 3� �������� P����������� *������

��� ��� ��/�� =�������� �� ��������� (���� *����� ������Q� ����� 1� ��� ���

��� .� �� "����� ���ECC�EF � @??E

J@ CK 1���,� #������� P3#=� ��*; �=�:�*Q� ������,�� ��

���+>>///�����,�����>�������>���������YF�B "@???$

J@ FK ;�*� 1������� ���,�,����� ��� *��������� /�� =����,������ H������� ��� ����

����� *������ #������������ ���������3���� @?E�

Page 144: si2.epfl.chdemichel/graduates/theses/ey.pdfB •DPM (Dynamic power management) – Run time technique – Idle state energy reduction – Interactive applications OS •Low energy

���������� @A�

J@ GK *� )���� ��� � *���� 1� ��/�� ,��&��+ ����������� ��/�� ���������� ���

��,��� ���������� .������� ���� �!�#*!�5B�)�$ �� � �� #���� � *�������

��� !����$ ?������ � �� ������������ ��� @??F�

J@ EK 7� :�-��&������� !� ;�������� !� ��/��� 3� ;��� ��� D� ��� P�������������

���������� 3���/����*���/��� %�����4������ ����� *�������/��Q� *!#1� ���?C�

@ F

J@ ?K �� D������ !�� ��� ���� ��� ��� ���� D������ ��� � ������ #���� 7�

/�� ! � � !��� = )C$ )5EE�

J@@ K �� D��&��� P3� '�,��������� ���& �>% ������Q� ������,�� ��

���+>>///���������>��������>�� D��&��>������ "@??G$

J@@@K D� D���� #���� �� �� #������ � � ��������� �� "����� #���� ��� !���

� ������ !����� ;�������� � @

J@@�K !� D����� A��� ��������� #������� ��� ������� #���� ���� #�������

D������ @??F

J@@AK H� D� ��� !� ������� P������� ��/�� !��������� �� � !�,��� !�������

��� *����� /�� ��������� H����������*������Q� ����� 1� ��� ��� #�������

� @

J@@BK ;� Z��� ;� ������ � ������ /���� ��� ,� ���� #�� ���� �������� 3���� @??C�