DVS技术支持的移动嵌入式系统软件低功耗计算研究

发布时间：2021-08-02 06:21

　　半导体技术的快速发展,为嵌入式处理器技术的不断提升创造了条件。随着处理器的集成度、复杂度的增长,以及性能的不断提高,其功耗也节节攀升。近年来,处理器单位面积的功耗已呈指数级增长。功耗的迅速增长已经成为制约处理器进一步发展的一个主要因素。而大多数的移动嵌入式系统,由于其应用环境的特殊性,不得不采用电池供电。相比于有线电源,电池的容量有限,因此移动嵌入式系统对功耗具有更加严格的要求。但相对于处理器技术的快速发展,电池技术发展严重滞后,因此如何降低嵌入式系统本身的功耗,合理延长现有电池供电时间已成为研究者关注的主要热点。嵌入式系统是一个软硬件混合体,其中硬件的运行直接导致能量的消耗。而硬件的行为都是通过软件进行控制的,因此硬件层之上的软件也对电能的消耗起着举足轻重的作用。通过软件对硬件行为进行控制,可有效降低系统功耗。因此涌现了一批硬件节能降耗手段,并提供相应的软件接口,尤其是以DVS技术为代表的处理器节能技术,为嵌入式软件提供了控制硬件功耗的有效机制。本文主要以DVS技术为基础,在以电池驱动的移动嵌入式系统中,从系统软件层面研究节能计算,以达到有效利用硬件节能降耗技术进行系统节能优化。特别... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：163 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

嵌入式设备年增长量[3]

浙江大学博士学位论文第1章绪论实现对硬件的操控己完成相应的功能。嵌入式处理器是嵌入式系统硬件的核心器件，它决定了嵌入式系统处理数据的能力。嵌入式系统的各种外部设备(内存、LCD、WLAN、UART等)通过总线与处理器相连，处理器通过外部设备的控制接口与外设通讯，以获取相关信息。嵌入式系统的软件主要包括操作系统、应用软件、软件开发平台等。其中，嵌入式操作系统是嵌入式软件的主要组成部分，它直接运行于硬件平台之上，掌控着系统的各种资源。半导体技术的快速发展，为嵌入式芯片技术的不断提升创造了条件。芯片的集成度、复杂度越来越高，而体积则越来越小。处理器性能不断提升的同时，功耗也节节攀升，如图1.2所示[4][5]，处理器功耗随着集成电路复杂度的提高在不断的增加(图1.2c)，以处理器核面积为基准，处理器单位面积功耗也呈指数级增加(图1.2b)。现在处理器核单位面积功耗，己经成为制约处理器性能进一步提升的一个主要因素。迎塑丝悠甲徽瀚~...，加伽间别》沁...口口泪翻侧

由此带来的成本也急剧上升。相对于嵌入式系统，服务器、数据中心等机构对温度控制和散热的要求更高，花在散热上面的成本更加巨大。/////////////////////////一一一一一一一一一一““口沪洲洲加乃2G伟1005(璐︶下Qlouo，书仍Ou︸100口20304〔50607080Th.r叮曰ID山目伸石on(W】图1.3处理器降温成本趋势[6j而且处理器的发热量在各个处理器内部模块之间分布极度不均，导致部分器件老化过快。图1.4给出了AMDAthlon64处理器发热量平面分布情况。如图1.4c所示[7]，很明显处理器的发热部件主要集中在处理器左下角，因此在高温度的作用下，此部分器件的老化相比于其它部分将会快很多，由于处理器是一个整体组件，部分器件的老化将导致处理器整体性的损坏。价价77稚价能夕公..蘸矍洲赢一攫.

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于程序段的动态电压缩放算法[J]. 彭蔓蔓,李仁发,王宇明.  计算机研究与发展. 2008(06)
[2]DVS系统硬实时周期任务动态调度算法[J]. 吴琦,熊光泽,廖勇.  电子科技大学学报. 2007(05)
[3]针对电压可调处理器的低功耗设计策略[J]. 刘昊,卜爱国.  电路与系统学报. 2006(05)
[4]基于语法树的实时动态电压调节低功耗算法[J]. 易会战,陈娟,杨学军,刘喆.  软件学报. 2005(10)
[5]动态电压调整的系统级功耗管理模型[J]. 张盛,王乃龙,周润德.  清华大学学报(自然科学版). 2005(04)
[6]有效的低功耗编译优化方法:部件使用局部化[J]. 易会战,杨学军.  软件学报. 2004(10)
[7]编译指导的多线程低功耗技术研究[J]. 赵荣彩,唐志敏,张兆庆,Guang R.Gao.  计算机研究与发展. 2002(12)



本文编号：3317065