嵌入式系統(tǒng)底層片級(jí)到系統(tǒng)級(jí)軟件能耗建模與分析.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的性能也不斷提高，嵌入式設(shè)備滲透到了人們生活生產(chǎn)的方方面面。其不僅應(yīng)用于通信、金融、交通、醫(yī)療、儀器儀表、制造業(yè)控制等民用領(lǐng)域，還應(yīng)用于航天航空和軍事裝備領(lǐng)域。由于嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，它在應(yīng)用中所產(chǎn)生的能耗會(huì)給信息與通信技術(shù)行業(yè)以及社會(huì)環(huán)境帶來不良影響。針對(duì)此問題，本文就嵌入式系統(tǒng)能耗角度考慮，對(duì)其中相關(guān)的三個(gè)層級(jí)進(jìn)行能耗估算模型的建立與分析。
　　嵌入式系統(tǒng)是針對(duì)特定功能而開發(fā)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，

2、是一個(gè)軟硬件結(jié)合的綜合系統(tǒng)，它的硬件組成與軟件組成是不能分割的。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的能耗分析研究，需要分別從硬件能耗、軟件能耗以及硬件與軟件的相關(guān)性等多方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究。本文對(duì)硬件層結(jié)構(gòu)以及與硬件層相關(guān)的軟件層的主要功能進(jìn)行逐層分析，研究底層的片級(jí)能耗以及與硬件相關(guān)的BSP級(jí)和驅(qū)動(dòng)級(jí)能耗，完成了以下工作:
　　1.研究分析了嵌入式系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)硬件層和軟件層的能耗相關(guān)研究工作進(jìn)行了分類綜述。
　　2.建

3、立了基于傳統(tǒng)的Petri網(wǎng)的片級(jí)能耗模型。在滿足系統(tǒng)性能度量指標(biāo)條件下的片級(jí)硬件結(jié)構(gòu)模型中，將硬件功能模塊劃分為處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出和外設(shè)四個(gè)功能模塊，分析各功能模塊之間在工作模式下所產(chǎn)生的能耗量。
　　3.建立了BSP級(jí)和驅(qū)動(dòng)級(jí)的能耗模型，并以LCD為例分別進(jìn)行了能耗估算。首先分析了板級(jí)支持包BSP對(duì)硬件設(shè)備的初始化工作，并將各初始化狀態(tài)抽象成狀態(tài)連通圖，分析出各初始化階段產(chǎn)生的能耗與初始化程序、初始化時(shí)間有關(guān)，建立了BSP

4、級(jí)的能耗模型;其次以字符設(shè)備為例分析了驅(qū)動(dòng)程序中的I/O服務(wù)程序、設(shè)備驅(qū)動(dòng)子程序、中斷服務(wù)程序，建立驅(qū)動(dòng)級(jí)的能耗模型;最后分別對(duì)兩者進(jìn)行能耗估算實(shí)驗(yàn)。
　　4.建立了底層片級(jí)到系統(tǒng)級(jí)總能耗模型。聯(lián)系層級(jí)之間的關(guān)系，建立了總的結(jié)構(gòu)模型，并以LCD的驅(qū)動(dòng)流程為例，對(duì)其過程產(chǎn)生的能耗進(jìn)行估算;然后將能耗模型估算結(jié)果與能耗模擬器結(jié)果進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了模型估算的有效性。
　　總結(jié)以上的研究工作內(nèi)容，分析了嵌入式系統(tǒng)與硬件相關(guān)