Fine-grained Energy Profiling in Mobile Devices

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Science | Licentiate thesis
Date
2016
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
94
Series
Abstract
Mobile phones have several use cases such as making a phone call, sending an SMS, browsing the Internet, or playing a game. Mobile phones are also equipped with a wide variety of hardware allowing these activities. The overall energy consumption is easily measurable but it does not explain how much power is dissipated on particular activities and which devices are mostly responsible for the consumption. Thus, this thesis defines the concept of fine-grained energy profiling where the total energy consumed is broken down into subsystems. This thesis examines mobile phone power dissipation and energy consumption analysis. It describes how to measure overall total energy consumed by the device and develops methods that allow breaking down the energy consumption to components or subsystems. Specifically, the tools developed in this thesis allow studying the energy consumed by the CPU, GPU, display, WiFi, Cellular 3G and SSD disk. The device studied here is the Nokia N900 Maemo/Linux phone. This thesis describes a full-system power measurement setup including a fake battery and DAQ acting as an electric power meter. The thesis also develops logging tools that monitor the subsystem load and provide a method for formulating a linear regression model between these two through a set of microbenchmarks. This model allows estimating the subsystem energy consumption and total energy consumption based on observed loads of the subsystems. The model achieved 80% accuracy when compared with measured total energy consumption to the total power dissipation predicted by model.

Matkapuhelimia voi käyttää moniin tarkoituksiin kuten puheluihin, tekstiviestien lähettämiseen, Internet-selailuun tai pelien pelaamiseen. Tämän mahdollistamiseksi nykyaikaisissa matkapuhelimissa on paljon erilaisia laitteistokomponentteja eli alijärjestelmiä. Matkapuhelimen kokonaisvirrankulutus on helppo mitata, mutta se ei selitä sitä, kuinka paljon kukin alijärjestelmä kuluttaa energiaa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tässä työssä määritellään hienojakoisen energiaprofiloinnin käsite, jonka avulla kokonaisenergiankulutus voidaan jakaa alijärjestelmien energiankulutukseksi. Tässä työssä tutkitaan matkapuhelimen tehon ja energiankulutuksen analysointia. Työssä kehitetään menetelmä matkapuhelimen kokonaisenergiankulutuksen mittaamiseen. Lisäksi esitellään menetelmä, jonka avulla energiankulutus jyvitetään matkapuhelimen alijärjestelmille. Työssä jyvitys tehdään seuraaville alijärjestelmille: suoritin (CPU), grafiikkasuoritin (GPU), näyttö, langaton verkko (WiFi), mobiilidatayhteys (3G) sekä tallennuslevy (SSD). Laitteena käytettiin Nokia N900 Maemo/Linux -puhelinta. Työssä esitellään kokonaisenergiankulutuksen mittausjärjestely, joka sisältää valeakun ja virrankulutusmittarina toimivan DAQ-laitteen. Lisäksi työssä kehitetään työkalu, jonka avulla matkapuhelimen alijärjestelmien käyttöastetta voidaan tarkkailla ja tallentaa. Lopuksi työssä esitellään lineaariseen regressioon perustuva mallinnus, joka mahdollistaa mitatun tehon ja kokonaisenergiankulutuksen jyvittämisen yksittäisille alijärjestelmäkomponenteille. Työssä kehitetty malli saavutti noin 80 % selitysasteen, kun mallin ennustamaa tehonkulutusta verrattiin mitattuun tehonkulutukseen.
Description
Supervisor
Soisalon-Soininen, Eljas
Thesis advisor
Hirvisalo, Vesa
Keywords
computer science energy, regression, phone, energia, regression, puhelin
Other note
Citation