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嵌入式系統(tǒng)中外圍器件的能耗估算方法

作者: 時(shí)間:2012-03-31 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

在目前的中,是造成大量能耗的主要原因,本文介紹一種精確到每個(gè)周期的的能耗計(jì)算方法,利用它可以計(jì)算輪詢、I/O中斷和直接存儲(chǔ)器存取(DMA)過(guò)程的能耗,由此得出整個(gè)軟件運(yùn)行的能耗曲線,讓軟件設(shè)計(jì)工程師可確定在程序流中的哪一程序段正在消耗大量的功率,因而可以從軟件設(shè)計(jì)角度優(yōu)化嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

中,能量的大部分被音頻、視頻和無(wú)線連接這樣的所消耗,本文介紹了一種精確到每個(gè)周期的能耗曲線的測(cè)試工具。通過(guò)能耗曲線,軟件設(shè)計(jì)工程師可確定在程序流中的哪一程序段正在消耗大量的功率。

在處理器和外圍器件之間有兩種不同類型的通訊協(xié)議,即輪詢和基于中斷的通訊。采用DMA可以使內(nèi)存和外圍器件之間直接訪問(wèn)。各個(gè)I/O元件是以不同的運(yùn)行模式工作的,對(duì)于各個(gè)模式,每一個(gè)周期值的相應(yīng)能耗可由制造商的數(shù)據(jù)表中所給的功率及性能值計(jì)算出來(lái)。下面本文將從能耗優(yōu)化問(wèn)題的提出、方法和仿真結(jié)果三個(gè)方面討論中外圍器件的問(wèn)題。

能耗優(yōu)化問(wèn)題的提出

過(guò)去,大量的研究工作僅單獨(dú)考慮處理器的能耗,在當(dāng)前的嵌入式系統(tǒng)中,處理器在總能耗預(yù)算中占有限的比率,有一些研究工作探討了處理器和內(nèi)存之間的存儲(chǔ)和通迅系統(tǒng)的能耗優(yōu)化問(wèn)題。但是,目前的便攜嵌入式系統(tǒng)常運(yùn)行多媒體應(yīng)用,該應(yīng)用需要多種外圍器件,像音頻和無(wú)線連接這樣的外圍器件對(duì)能耗就有很大影響,對(duì)于無(wú)線連接,其影響可達(dá)到總系統(tǒng)能耗的60%。

有人提出了一種用于優(yōu)化外圍器件及其驅(qū)動(dòng)器的方法,他用事件驅(qū)動(dòng)的有限狀態(tài)機(jī)附加約束和綜合模式來(lái)定義器件驅(qū)動(dòng)器的行為,器件驅(qū)動(dòng)器用給定的約束條件自動(dòng)合成,其目的是自動(dòng)建立與器件驅(qū)動(dòng)器無(wú)關(guān)的平臺(tái),該平臺(tái)可很容易地被映射為專用平臺(tái),但是問(wèn)題在于沒(méi)有提出考慮了外圍器件的系統(tǒng)級(jí)能耗仿真器。

本文介紹的能耗驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化方法對(duì)外圍器件進(jìn)行精確到每個(gè)周期的能耗仿真,用于這類器件的能耗模型由制造商所提供的數(shù)據(jù)表建立。精確到每個(gè)周期的仿真器(cycle accurate simulator)可仿真MP3音頻重放或MPEG視頻等先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)應(yīng)用。本文介紹的能耗曲線能夠顯示包括外圍器件的每個(gè)硬件元件(如處理器)上每個(gè)軟件程序段所消耗的能量,由此得出總的系統(tǒng)能耗曲線。


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