嵌入式系统的低功耗设计技术研究

发布时间：2020-06-26 22:17

【摘要】：随着嵌入式系统在体积和性能方面的不断提高,体积小、性能高与电池能量有限之间的矛盾日益突出,嵌入式系统低功耗设计技术是解决这一矛盾的有效手段。低功耗技术包括硬件和软件两个方面。硬件低功耗技术包括处理器低功耗技术、存储器低功耗技术、时钟低功耗技术以及A/D低功耗技术。软件低功耗技术分为设备调度策略和动态电源管理技术。设备调度策略包括在线设备调度策略和基于调度能耗/任务截止期的设备调度策略;动态电源管理技术分为timeout技术、预测技术和随机技术。为了解决复杂嵌入式系统的低功耗设计,提出了一种新的动态电源管理技术——基于双重预测模型的动态电源管理技术。在该策略中,建立了以BP神经网络和ALT(Adaptive Learning Tree)算法为基础的双重预测模型,预测系统的下一个空闲时间和任务;根据预测结果,以实现最低功耗为原则对整个嵌入式系统的资源进行管理。实验结果表明:与其他策略相比,该策略能够进一步降低系统的平均功耗,而且适用性更加广泛。最后实现了车载嵌入式系统低功耗设计。在硬件低功耗设计中主要进行了低功耗电源设计和供电电路设计;基于功能之间的不确定性和功能内任务之间的确定性,软件低功耗设计采用了分层设计技术:在功能级采用基于双重预测模型的动态电源管理技术,在任务级采用了设备调度策略。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP368.12
【图文】：

位线,电压摆幅,寄存器堆,字线

减小位线电压摆幅的另一个方法是用电流灵敏放大代替传统的电压灵敏放大。电流灵敏放大技术[2’卜[27】最先是为了改进大容量sRAM的速度而提出的。电流灵敏技术是通过连线上电流来确定连线上逻辑值。图2一2是电流信号模型，其输出端是短路的，即输出电阻为零，所以存在电流通路，在端点的灵敏电路根据探测到的该电流确定信号值。七豁胃图2一2电流信号模型 2.2.2Registe:File的低功耗设计技术在现代嵌入式系统中，寄存器堆对系统整体的性能有很大的影响。一方面，高速多端口的寄存器堆可以实现多个并行读写操作，从而大大提高微处理器的数据吞吐量;另一方面，寄存器堆的低功耗设计对实现能量有效的微处理器有重要意义。在整个微处理器的能量分布中，寄存器堆占据了较大的比例。MotorolaM一CORE是一个成功的低功耗RISC处理器。其中，32x32b寄存器堆

执行过程,设备请求,截止期,空闲时间

这8个任务被分为三组设备请求集合，其中:DTSI={必}包括了{Rt，R4};DTSZ={dl}包括了{RZR3};nTs3一{dZ}包括了{R，，R6，R7，R:}。假设每个任务的执行时间均为t，因此这些组的长度分别为2t，2t，4t，同时假设the，1=st，the，2一4t。(the为可以节能的最小空闲时间)有六种方法调度这三组设备(假设所有任务按新排序后仍可以在截止期内完成)1){DTSI，DTSZ，DTS3}2){DTSI，DTS3，DTSZ}3){DTSZ，DTSI，DTS3}4){DTSZ，DTS3，DTSI}5){DTS3，DTSI，DTSZ}6){DTS3，DTSZ，DTSI}

【引证文献】