太阳能与电池供电计算机系统中电能与热能的联合管理

环境供能计算机系统依靠从环境中收集的可再生能源（如太阳能或风能）运行，并将能量存储在电池中。尽管对于无法接入外部电源的小型嵌入式系统而言，收集环境能源长期以来必不可少，但在设计面向边缘应用的可持续大型系统时，这一点也日益重要。为实现持续运行，此类系统在设计与运行中不仅必须考虑电能，还必须考虑环境中可用的热能。遗憾的是，先前工作普遍忽略热效应的影响，而是隐式地假设理想温度。为解决该问题，我们建立了一个热力学模型，刻画环境供能计算机系统中电能与热能的相互作用。该模型刻画了环境条件、系统物理特性以及工作负载调度对性能的影响。在模型评估中，我们利用小型原型与可编程培养箱提炼出影响这些系统的热效应。随后，我们借助模型表明，在设计与运行不同规模的环境供能计算机系统时考虑这些热效应，可提升其能效、性能与可用性。