[Eng-Spa] Dynamic Power Management (DPM)

Hola Amigos de Hive y apreciados lectores, un gusto estar con ustedes presentándoles temas de la ciencia, investigación, tecnología e innovación.

Cotidianamente, sucede que las patallas de las Laptops, tablets o smartphones se oscurecen cuando no están en uso y comentan que esto ayuda a que la carga de las baterías duren un poco. También, cuando la batería está dando señales que está baja, el sistema indica al usuario la opción de activar el modo de ahorro de energía, con la consecuencia que desactivará ciertos servicios como el WiFi.

Pues bien, como usuarios estamos en presencia de facilidades que otorga el procesador junto a la capa intermedia de software, en este caso el sistema operativo empotrado, respecto a una técnica señalada en el post anterior Gestión de Energía en la Capa Intermedia de Software en Sistemas Empotrados llamada Gestión Dinámica de la Energía (DPM: Dynamic Power Management).

Es importante destacar, que el tema de este post incluye fundamentos y elementos que están dispersos en la literatura de la electrónica, los sistemas digitales y computacionales, que he manejado e integrado desde mi experticia con los Sistemas Computacionales Empotrados.

Actualmente, la mayoría de los procesadores tienen facilidades DPM que reducen el consumo de energía cambiando entre diferentes modos de operación. Esto podría ser, por ejemplo utilizar un modo de reposo o de ejecución, cuando el procesador no tiene tareas o hay tareas que ejecutar.

Los procesadores tienen varios modos de energía diferentes. Varios modos de ejecución diferentes dependiendo de las facilidades que otorge el CPU. También, muchos modos de reposo diferentes, hasta pueden variar en función de la profundidad del modo de suspensión.

Es decir, el DPM maneja diversos estados de alimentación al equipo o dispositivos (preparado, inactivo, suspendido, hibernación y apagado). Con ello, deshabilita ciertas partes del sistema, dejando solo las partes esenciales del mismo tales como: reloj, los circuitos temporizadores y la memoria.

Para ejemplificar la técnica utilizo una máquina de estado de potencia para un procesador hipotético con tres modos de energía a 400 MHz y 1 V de alimentación, mostrado en la Figura1.

En el Modo de Ejecución o Normal todos los recursos del procesador integradas a su arquitectura están habilitadas, como las Entradas/Salidas Analógicas y Digitales, Subsistema de memoria, interrupciones, puertos de comunicación, entre otras. En este caso la potencia consumida todo el tiempo es de 39,69 mW.

El Modo Esperar se minimizan los recursos disponibles, por ejemplo al deshabilitar los puestos de comunicación y algunas interrupciones, así como también hay un bloqueo a ciertas partes de la memoria. En el ejemplo, el consumo es de 1,21 mW observándose que la potencia disipada baja considerablemente.

Respecto al Modo de Ejecución de Baja Potencia, se encuentran habilitados ciertos recursos que pueden ser alcanzados por las facilidades del núcleo del sistema operativo. Sin embargo, existe la posibilidad que varios puertos de entrada y salida queden desabilitados. La potencia consumida es de 1,82 mW, también es evidente el decremento respecto a la proporcionada en Modo de Ejecución.

Estos modos pueden estar planificados para activarse si existiera un estado de ejecución con cargas de trabajo ligeras o están inactivos, lo que trae como consecuencia reducir la energía, sin incurrir en una pérdida de rendimiento.

El gestor de energía supervisa la carga de trabajo del sistema y toma dinámicamente decisiones de ahorro de energía en tiempo de ejecución, que podría ser real, para minimizar el consumo de energía del sistema. Es decir, proveer al SE la capacidad de adaptarse a los comportamientos de la aplicación y tomar medidas inteligentes para reducir el consumo de energía.

El objetivo principal de DPM es reducir el consumo de energía.

DPM dispone de muchas opciones diferentes para el ahorro de energía, proporcionan características del sistema que permiten, por ejemplo, varios modos de ejecución y suspensión, periféricos inteligentes que pueden seguir funcionando durante los modos de reposo, y controles del sistema de reloj que permiten apagar las señales de reloj de las partes inactivas del procesador.

El ejemplo presentado presenta tres estados de energía, sin embargo, los procesadores suelen tener muchos estados. Por ejemplo, es más eficiente procesar una tarea rápidamente y entrar en reposo más rápidamente en comparación con la ejecución de la tarea a una frecuencia de operación más baja.

Entonces, cuando tu dispositivo inteligente te solicite estar en modo de ahorro de energía, ten presente que estará utilizando el DPM y varias funcionalidades quedarán sin efecto, como los puertos de comunicación WiFi.

Nos vemos pronto, espero que la lectura haya sido enriquecedora.

Los invito a visitarme y seguirme en @alfonsoalfonsi.