基于嵌入式系統(tǒng)負(fù)載分析的低功耗策略的設(shè)計(jì).pdf

1、在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,如何降低其能耗已經(jīng)逐漸成為了一個(gè)重要的研究點(diǎn),其重要性隨著嵌入式手持設(shè)備的普及而越來(lái)越突出。能量的有效使用能夠降低系統(tǒng)的操作代價(jià)(例如電能消耗),減少設(shè)備的封裝費(fèi)用(主要原因是減少了熱量釋放),減小對(duì)環(huán)境的影響(例如輻射干擾和噪音),還能夠延長(zhǎng)手持設(shè)備的電池壽命。商用CMOS芯片電源供給技術(shù)的發(fā)展和高效DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)為處理器內(nèi)核工作電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)提供了條件。因此,嵌入式系統(tǒng)中的低功耗研究具有必要性和可行

2、性。
　　 DVS(動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié))技術(shù)是一種針對(duì)處理器的低功耗策略。DVS動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)處理器的電壓和頻率并滿足截止時(shí)間的要求,以達(dá)到降低功耗的目的。DVS分為任務(wù)內(nèi)DVS和任務(wù)間DVS。本文討論的是任務(wù)內(nèi)DVS算法。已有的任務(wù)內(nèi)DVS算法根據(jù)單個(gè)任務(wù)的負(fù)載情況進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié),以使該任務(wù)的功耗達(dá)到最小,沒有考慮到任務(wù)與任務(wù)之間的耦合性,例如PACE和GRACE算法。為了更有效地降低能量消耗,本文提出了一種基于系統(tǒng)負(fù)載分析的任務(wù)內(nèi)算法

3、,即FASW算法。此算法考慮了任務(wù)之間的耦合性,改善了以往算法只考慮單個(gè)任務(wù)的做法,從多任務(wù)負(fù)載的角度出發(fā),使系統(tǒng)總的能耗達(dá)到最低。該算法需要解決三個(gè)主要問(wèn)題:時(shí)間區(qū)間的選擇、系統(tǒng)負(fù)載大小的計(jì)算以及系統(tǒng)負(fù)載概率分布的計(jì)算。具體的實(shí)現(xiàn)方法是:選擇兩個(gè)連續(xù)的截止時(shí)間作為負(fù)載考慮的時(shí)間區(qū)間；將時(shí)間區(qū)間內(nèi)最壞情況下需要執(zhí)行的總時(shí)鐘數(shù)作為系統(tǒng)負(fù)載的最大值；將時(shí)間區(qū)間內(nèi)各個(gè)任務(wù)的條件概率密度函數(shù)的卷積結(jié)果作為系統(tǒng)負(fù)載的概率密度函數(shù),以達(dá)到最優(yōu)頻率調(diào)

4、度和最小化系統(tǒng)能耗的目標(biāo)。
　　 為了驗(yàn)證FASW算法的節(jié)能效果,本文搭建了一個(gè)算法仿真平臺(tái),并且從負(fù)載、處理器和操作系統(tǒng)三個(gè)方面評(píng)估了平臺(tái)的可行性。實(shí)驗(yàn)中,基于仿真平臺(tái)驗(yàn)證了FASW算法的節(jié)能效果并將其與PACE和GRACE算法進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,FASW算法可以使能耗降低大約50％,使空閑時(shí)間減少大約60％；而PACE算法只能使能耗降低大約30％,使空閑時(shí)間減少大約20％?？梢?FASW算法的節(jié)能效果更好,進(jìn)一步增大了處