本發(fā)明涉及一種基于trace文件的代碼功耗測(cè)試方法，通過(guò)對(duì)測(cè)量的功耗數(shù)據(jù)與trace文件結(jié)合計(jì)算代碼的功耗，屬于手機(jī)功耗測(cè)試領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)電子技術(shù)的高速推進(jìn)，無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出快速發(fā)展。在適用范圍上更加普遍、在功能上發(fā)展日趨完善，以手機(jī)為代表的無(wú)線終端日益受到越來(lái)越多人士的追捧，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給人們的生活和工作帶來(lái)了巨大便利性。

智能手機(jī)是目前世界上最流行的通信平臺(tái)設(shè)備。智能手機(jī)提供著比傳統(tǒng)手機(jī)更多更強(qiáng)大的功能。其中這些智能手機(jī)設(shè)備，包含一系列的通信接口、強(qiáng)大的處理能力、儲(chǔ)存能力和光強(qiáng)傳感器、GPS定位器等傳感器。豐富的手機(jī)硬件和操作功能同時(shí)也導(dǎo)致了智能手機(jī)電量經(jīng)常在使用者不知情的情況下被消耗。

智能手機(jī)的功耗隨著其軟件生態(tài)和硬件性能的發(fā)展在不斷地提升，對(duì)于手機(jī)開發(fā)者而言，代碼的具體功耗是一個(gè)不得不考慮的問(wèn)題，并且對(duì)手機(jī)開發(fā)者而言，不斷優(yōu)化代碼使得功耗減小、提高手機(jī)的整體續(xù)航是一個(gè)十分有意義的事情。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種基于trace文件的代碼功耗測(cè)試方法，該方法不需要對(duì)手機(jī)本身的電路進(jìn)行改造，只需利用一般的功耗測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，就可以消除系統(tǒng)本身的功耗帶來(lái)的影響。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：一種基于trace文件的代碼功耗測(cè)試方法，包括如下步驟：

步驟1，利用功耗測(cè)試設(shè)備測(cè)量代碼運(yùn)行時(shí)間若干倍的功耗數(shù)據(jù)，并將該功耗曲線按時(shí)間一分為二，前半段數(shù)據(jù)為代碼功耗測(cè)試數(shù)據(jù)，后半段為空閑階段功耗測(cè)試數(shù)據(jù)。利用系統(tǒng)空閑階段的周期性跳變，將代碼功耗的數(shù)據(jù)與空閑階段的功耗數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，從而得到兩者的同步時(shí)延；

步驟2，對(duì)步驟1得到的同步時(shí)延，與系統(tǒng)空閑階段的功耗的周期性跳變一樣具有周期性，利用同步時(shí)延的周期性，改變同步時(shí)延的周期數(shù)目，得到一系列的由代碼功耗數(shù)據(jù)減去空閑階段的功耗數(shù)據(jù)得到的實(shí)際功耗數(shù)據(jù)，并對(duì)這一系列的實(shí)際功耗曲線利用DBSCAN算法進(jìn)行去噪，然后取均值，得到最終的實(shí)際功耗數(shù)據(jù)；

步驟3，結(jié)合步驟2得到的實(shí)際功耗曲線，與trace文件進(jìn)行比對(duì)，找到特定代碼的運(yùn)行起止時(shí)間，對(duì)實(shí)際功耗曲線進(jìn)行梯形積分，得到總的代碼執(zhí)行消耗的功耗，最后計(jì)算出平均值作為代碼執(zhí)行期間的功耗。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟1的具體測(cè)量過(guò)程為：在測(cè)量代碼的功耗數(shù)據(jù)，應(yīng)在代碼執(zhí)行完成后繼續(xù)測(cè)量，并保證測(cè)量時(shí)間足夠長(zhǎng)使得系統(tǒng)進(jìn)入空閑狀態(tài)并出現(xiàn)周期性的功耗跳變，并使得整個(gè)測(cè)量時(shí)間達(dá)到代碼執(zhí)行時(shí)間的10倍。可選地，可以根據(jù)代碼地具體執(zhí)行時(shí)間調(diào)整具體的測(cè)量時(shí)間。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟1中所述同步時(shí)延的計(jì)算具體過(guò)程為：將最終的測(cè)量功耗按時(shí)間分成兩等份，其中第一份為代碼功耗數(shù)據(jù)，第二部分為空閑功耗數(shù)據(jù)，并將空閑功耗數(shù)據(jù)延時(shí)不同的時(shí)間，并分別計(jì)算延時(shí)后的空閑功耗數(shù)據(jù)與代碼功耗數(shù)據(jù)之間的相關(guān)系數(shù)，該相關(guān)數(shù)據(jù)具有周期性，取最小的正延時(shí)作為最終的最小同步時(shí)延。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟2的具體過(guò)程為：利用所述步驟1得到的最小同步時(shí)延，加上若干空閑功耗的跳變周期，得到一系列新的同步時(shí)延，并基于這一系列同步時(shí)延對(duì)空閑功耗曲線進(jìn)行延時(shí)，得到一系列新的空閑功耗曲線。并將代碼功耗曲線分別與這些空閑功耗相減，得到一系列實(shí)際功耗曲線。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟2的去除噪聲的具體過(guò)程為：將所述步驟2中得到的一系列實(shí)際功耗曲線通過(guò)DBSCAN聚類算法進(jìn)行聚類，并把所得最大的聚類里的數(shù)據(jù)取均值，作為去除噪聲后的實(shí)際功耗數(shù)據(jù)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟3中計(jì)算代碼功耗的具體步驟為：首先在需要測(cè)量的代碼中嵌入記錄該代碼執(zhí)行情況的trace代碼，并在程序執(zhí)行結(jié)束后，根據(jù)最后得到的trace文件分析特定代碼的起止時(shí)間，然后對(duì)所述步驟2得到的實(shí)際功耗曲線進(jìn)行積分得到該代碼的能耗，最后對(duì)時(shí)間取均值，得到該代碼的平均功耗。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1.本發(fā)明基于trace文件的代碼功耗測(cè)試方法，不需要人為地介入監(jiān)督，能夠自己識(shí)別出噪聲點(diǎn)，并把誤差盡可能的降低。

2.本發(fā)明基于trace文件的代碼功耗測(cè)試方法，在實(shí)際使用過(guò)程中，不需要再另外對(duì)手機(jī)本身的電路進(jìn)行改造，就能夠盡可能地減少手機(jī)系統(tǒng)本身功耗帶來(lái)地影響，靈活方便，使用快捷，對(duì)測(cè)試手機(jī)地?fù)p傷小。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于trace文件的代碼功耗測(cè)試方法的整體架構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明中DBSCAN算法的一般模型圖。

圖3是實(shí)施例中采用本發(fā)明基于DBSCAN算法的代碼實(shí)際功耗數(shù)據(jù)去噪的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明主要通過(guò)一功耗測(cè)量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測(cè)量與分析，該功耗測(cè)量系統(tǒng)與測(cè)試手機(jī)連接，采集相關(guān)數(shù)據(jù)。具體地，

通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊采集第一時(shí)間測(cè)試時(shí)間段的消耗功率和第二時(shí)間段的消耗功率，其中，在第一測(cè)試時(shí)間段內(nèi)，待測(cè)程序運(yùn)行；第二測(cè)試時(shí)間段內(nèi)，待測(cè)程序不運(yùn)行。因此第一測(cè)試時(shí)間段的消耗功率包括系統(tǒng)自身運(yùn)行所需的功率和待測(cè)程序運(yùn)行所需的功率；第二測(cè)試時(shí)間段的消耗功率為系統(tǒng)自身運(yùn)行所需的功率。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，第一測(cè)試時(shí)間為待測(cè)程序運(yùn)行時(shí)間的3倍以上。通過(guò)求平均的方式減少測(cè)量誤差。

理論上，為了提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，第一時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)自身運(yùn)行消耗的功率應(yīng)等于第二時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)自身運(yùn)行消耗的功率，從而能夠準(zhǔn)確計(jì)算出待測(cè)程序運(yùn)行所消耗的功率。但是實(shí)際上，第一測(cè)試時(shí)間段內(nèi)，系統(tǒng)本身運(yùn)行的代碼和第二時(shí)間段內(nèi)的不完全相同，消耗的功率會(huì)略有差別。為了減少誤差，可以通過(guò)延長(zhǎng)第一測(cè)試時(shí)間和第二測(cè)試時(shí)間，同時(shí)通過(guò)相關(guān)的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，減少明顯的偏差。

在第一測(cè)試時(shí)間段內(nèi)，待測(cè)程序中的相關(guān)單元運(yùn)行若干次，為了計(jì)算待測(cè)程序中的各個(gè)單元的耗能情況，采集trace文件中的數(shù)據(jù)，提取代碼運(yùn)行時(shí)間，通過(guò)各個(gè)代碼運(yùn)行時(shí)間和對(duì)應(yīng)該時(shí)間內(nèi)的功率消耗，計(jì)算各個(gè)單元的總耗能，從而對(duì)各個(gè)單元的耗能情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果某個(gè)單元的耗能過(guò)高，可以針對(duì)該單元進(jìn)行代碼優(yōu)化，從而降低程序的功耗。

總之，本發(fā)明的主要過(guò)程如上所述，通過(guò)采集系統(tǒng)的功耗數(shù)據(jù)，以及trace文件中軟件代碼的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)代碼的功耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而獲得耗能情況。進(jìn)而有針對(duì)性的進(jìn)行優(yōu)化。

在某個(gè)案例中，一種基于trace文件的代碼功耗測(cè)試方法，包括如下步驟：功耗數(shù)據(jù)的測(cè)量與同步時(shí)延的計(jì)算，計(jì)算實(shí)際功耗數(shù)據(jù)并去噪，代碼的功耗的計(jì)算。

功耗數(shù)據(jù)的測(cè)量與同步時(shí)延的計(jì)算，利用系統(tǒng)空閑時(shí)間的周期性功耗跳變進(jìn)行提?。挥?jì)算實(shí)際功耗數(shù)據(jù)并去噪采用“基于DBSCAN的數(shù)據(jù)去噪”方法進(jìn)行篩選；基于trace文件代碼的功耗的計(jì)算利用trace文件與去噪后的實(shí)際功耗曲線相結(jié)合進(jìn)行計(jì)算。

所述功耗數(shù)據(jù)的測(cè)量過(guò)程中，首先關(guān)閉被測(cè)試手機(jī)的所有后臺(tái)軟件以減少其他軟件對(duì)功耗測(cè)試帶來(lái)的影響，待系統(tǒng)穩(wěn)定后執(zhí)行待測(cè)試的代碼，并同時(shí)利用功耗測(cè)試設(shè)備記錄手機(jī)功耗數(shù)據(jù)，并在代碼執(zhí)行結(jié)束后繼續(xù)記錄功耗數(shù)據(jù)，一直到200s為止。

功耗記錄的時(shí)間可以為其他數(shù)字，但要保證至少是代碼總共運(yùn)行的時(shí)間的至少4倍及以上，并且在后半段時(shí)間內(nèi)至少出現(xiàn)20次及以上的空閑功耗的周期性跳變，以獲得準(zhǔn)確的同步時(shí)延與去噪效果。

所述同步時(shí)延的計(jì)算過(guò)程中，首先將測(cè)量的功耗數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序等分為P₁與P₂兩部分，其中P₁除了包含有代碼運(yùn)行的功耗外，還包括了代碼運(yùn)行結(jié)束后的空閑功耗數(shù)據(jù)，P₂則只含有空閑功耗數(shù)據(jù)。對(duì)P₂進(jìn)行不同程度地延時(shí)，并分別計(jì)算與P₁計(jì)算相關(guān)系數(shù)，由于空閑功耗曲線周期性地功耗跳變，所獲得的相關(guān)系數(shù)也具有周期性，把相關(guān)系數(shù)在第一個(gè)正周期時(shí)間內(nèi)得到最大值的時(shí)間點(diǎn)記為最小同步時(shí)延t_δ。

進(jìn)一步地，所述計(jì)算實(shí)際功耗數(shù)據(jù)并去噪過(guò)程中，利用DBSCAN算法的良好的去噪性能進(jìn)行噪聲的去除。首先，基于最小同步時(shí)延t_δ得到通用的同步時(shí)延t’。并利用t’對(duì)P₂進(jìn)行不同程度地延時(shí)得到一系列不同地空閑功耗曲線，再將P₁減去這些空閑功耗曲線得到一系列實(shí)際能耗曲線(功耗數(shù)據(jù))P₀。

t’＝(t_δ+t₀×n)，

P₀＝P₁-P₂(t-t’)，

其中，t₀表示空閑功耗數(shù)據(jù)地跳變周期，t’表示通用的同步時(shí)延，t是一個(gè)變量表示時(shí)間，n∈Z，當(dāng)同步時(shí)延t’為負(fù)數(shù)時(shí)表示對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行左移處理，當(dāng)t’為正數(shù)時(shí)表示對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行右移處理。

如圖3所示，將n取34個(gè)不同地?cái)?shù)值，得到34個(gè)不同的P₀數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)按照時(shí)間維度進(jìn)行加窗，并對(duì)窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行DBSCAN算法聚類，保留最大的聚類并取均值，作為該窗口內(nèi)去噪后的實(shí)際功耗數(shù)據(jù)。接著滑動(dòng)窗口，對(duì)下一個(gè)窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，直到處理完所有的數(shù)據(jù)。

其中，利用DBSCAN去噪的算法中有四個(gè)重要的參數(shù)，分別是以P為中心點(diǎn)的鄰域內(nèi)的最少點(diǎn)的數(shù)量minPts、num、半徑eps、rate。minPts表示核心點(diǎn)指定區(qū)域內(nèi)密度最低值，num表示某一點(diǎn)指定區(qū)域內(nèi)的密度值，eps為指定區(qū)域的半徑，rate是對(duì)指定區(qū)域半徑的修正系數(shù)。在DBSCAN算法中，如圖2，對(duì)與一個(gè)給定的點(diǎn)，以該點(diǎn)為圓心，以eps為半徑的范圍內(nèi)的其他點(diǎn)的個(gè)數(shù)記為nd，當(dāng)nd大于等于minPts時(shí)，記該點(diǎn)為核心點(diǎn)；本次項(xiàng)目中，nd大于1而小于minPts時(shí)，記該點(diǎn)為邊界點(diǎn)，邊界點(diǎn)的分類需要根據(jù)它能夠密度可達(dá)的核心點(diǎn)的分類決定；當(dāng)nd小于1時(shí)，該點(diǎn)為不屬于任何分類的噪聲點(diǎn)。其中半徑eps的選取方式如下：

eps_n＝eps×rate，

其中，該公式中的X表示需要聚類的向量集合所形成的矩陣，n是向量的維數(shù)，m是向量的個(gè)數(shù)。max(X)是X矩陣每個(gè)維度最大的數(shù)值形成的新的向量，min(X)是X矩陣每個(gè)維度最小的數(shù)值形成的新的向量，prod用以計(jì)算向量各個(gè)維度的乘積。為了能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整該算法的去噪效果，利用rate對(duì)eps進(jìn)行約束，得到新的eps_n。

可選地，minPts、num、eps、rate都不是固定值，可以根據(jù)數(shù)據(jù)量的規(guī)模調(diào)整，直到取得良好的去噪效果為止。

進(jìn)一步地，在所述代碼的功耗的計(jì)算時(shí)，根據(jù)trace文件中代碼的執(zhí)行起止時(shí)間，與去噪后的P₀數(shù)據(jù)對(duì)照，并對(duì)去噪后的P₀進(jìn)行梯形積分，得到被測(cè)試的特定代碼的執(zhí)行總能耗，然后利用總能耗對(duì)時(shí)間取均值，得到該代碼執(zhí)行期間的平均功耗。

以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。