源程序级和算法级嵌入式软件功耗特性的分析与优化方法研究

嵌入式系统的功耗优化可以在硬件和软件的多个层次进行,随着微电子技术的不断发展,各种底层先进硬件功耗优化技术的出现和应用,使得高层软件方面的功耗管理和优化技术逐步成为控制计算机系统功耗的重要手段.文中首先在完成嵌入式软件功耗度量的基础上,在硬件微结构级和电路级分析了软件功耗的产生原因和构成因素.然后,在软件源程序级和算法级两个层次上,采取相应措施改善影响嵌入式软件功耗特性的关联特征,以降低软件功耗.最后,针对"八皇后"典型算法问题进行了仿真实验,经过源程序级、算法级和源程序级与算法级混合3种优化,系统功耗最大降幅可以达到93.2%,实验结果表明软件功耗优化方法对于降低系统功耗是可行的和有效的.

基于指令聚类与指令调度的嵌入式软件功耗优化研究

选用指令级能耗评估模型,提出和验证了一种基于指令聚类与指令调度的功耗优化方案.该方案采用深度优先算法搜索局部最优解,挑选出能耗较小的一种指令序列.又兼顾测试工作量与精确度,将能耗相似的指令归入同类,有效降低了获取相邻指令切换能耗参数的工作量过大这一问题.通过分析基于SimpleScalar/Wattch模拟器的实验结果,指出仅用指令调度技术进行指令级功耗优化,其效果有限,为了提高优化效率,必须进行更高级别的功耗评估与优化.

软件功耗与软件优化技术

无论设计制造还是使用计算机,功耗问题一直倍受关注。随着嵌入式系统的深入研究和广泛应用,计算机系统的功耗问题越来越突出。过去我们对降低计算机硬件功耗给予较多的关注,现在我们必须对降低由软件引起的功率损耗给予足够的重视。特别是当计算机芯片技术发展至几纳米级的时候,研究降低软件功耗的途径和方法尤为重要。对于软件质量的评价,也应将软件功耗作为综合评价软件代码优化性能的一个指标。

基于复杂度的嵌入式软件功耗模型

系统功耗是嵌入式系统的一个重要方面,功耗很大程度上取决于执行的软件。传统的底层指令级模型功耗分析方法虽然能比较准确地估算出嵌入式系统的功耗,但是这种方法所需要的时间过长。本文介绍一种高层嵌入式软件功耗分析估测方法,以对象函数所使用的算法的复杂度来对该函数构建功耗模型,从而根据此功耗模型能快速估算出该函数在各种输入情形下的功耗情况。

基于软件功耗仿真度量、建模优化的研究

伴随着AI、边缘计算、物联网等技术的发展,软件的复杂度和功耗与日俱增。人们对于嵌入式软件功耗的关注也不断提高。在前人的基础上,提出了一种软件功耗仿真度量、建模与优化的通用设计框架。从系统的层面,将软件功耗的仿真度量、建模优化分成了硬件仿真、指令级测量分析、软件功耗建模和功耗分析与优化4个层级。并根据此分层结构实现了HMSimV4.0。HMSimV4.0的实验结果表明,该方法构造的HMSimV4.0能够有效完成软件功耗的仿真度量、建模与优化任务。

嵌入式系统的软件低功耗技术实现策略

在目前全球倡导"低碳经济"的背景下,大量嵌入式系统的电力消耗问题日益引起人们的关注,功耗已成为嵌入式系统设计的重要瓶颈。论文在研究国内外嵌入式系统低功耗技术发展现状的基础上,根据嵌入式系统的软件组成结构,将软件低功耗技术划分为三个层次进行分类描述,阐明了各层次上低功耗技术面临的问题、主要解决方法及应用情况,较完整地展现了嵌入式系统软件低功耗技术的全貌,并探讨了低功耗技术未来的一些发展趋势。

嵌入式系统低功耗的软件实现方案

在研究嵌入式系统软件功耗优化技术的基础之上,开发一个完整的基于μC/OS-Ⅱ的GSM终端系统。以降低该系统软件的功耗为目标,通过软件设置系统的低功耗模式,减小系统空闲时间的电量消耗。最后通过功率测量仪对优化前后的系统进行功耗测试。实验结果表明,低功耗模式比系统空闲状态下功耗下降50.86%左右。

嵌入式系统低功耗软件技术的研究与探索

对于嵌入式系统而言,功耗问题是一个非常关键而且重要的问题。如果想要从整体上有效降低功耗,需要从系统的观点来审视嵌入式系统的功耗问题。实现嵌入式系统的低功耗,不仅仅需要系统硬件方面的支持,更加需要从软件设计方面进行慎重考虑。只有真正做到硬件方面和软件方面的优化配合才能真正实现嵌入式系统的低功耗运行。在本文中,笔者着重分析了嵌入式系统低功耗软件技术。

嵌入式系统的软件低功耗技术实现策略

在低碳经济的背景下,人们对嵌入式系统电力消耗的问题给予高度的重视与关注。然而,正是因为功耗的问题,使得嵌入式系统的设计工作出现了瓶颈。文章对嵌入式系统进行了分析,并重点阐述了软件低功耗的技术,旨在更好地推动嵌入式系统的进一步发展。

硬件系统的低功耗设计分析

阐述硬件系统中的功耗的种类,包括动态功耗、静态功耗、浪涌功耗,探讨硬件系统中的低功耗策略,硬件低功耗设计、软件低功耗设计。

功耗分析仿真软件设计与实现

设计并自主开发一个功耗分析仿真软件,完成对硬件描述语言实现的密码算法IP核进行功耗仿真分析。用软件仿真功耗分析攻击,可以在嵌入式加密芯片的设计阶段评估设计方案和抗功耗分析攻击的性能,提高工作效率,降低开发时间和成本,具有很高的实用价值。该软件已经实现了几种常用密码算法及其改进后加密算法的一阶功耗分析和高阶功耗分析功能。经测试得到的仿真结果与理论分析出来的攻击结果相符合,实现了本软件的设计目标。

一种车身控制模块的低功耗软件设计与应用

本文讨论了一种基于微控制器MPC5606BK的车身控制模块的低功耗设计方法,该方法结合了嵌入式系统电源管理的需求和微控制器的特点,介绍了一种车身控制模块的正常工作模式和低功耗工作模式之间切换的软件实现策略及应用。

基于Hopfield神经网络和禁忌搜索的软/硬件功耗划分

在目前全球倡导"低碳经济"的背景下,随着嵌入式系统大量而广泛的使用,嵌入式软件功耗已成为嵌入式系统设计的一个关键因素,而软/硬件划分是嵌入式软件功耗优化的一种重要方法。首先在性能约束条件下,建立以嵌入式软件功耗为目标的软/硬件双路划分模型;然后,提出了一种基于离散Hopfield神经网络(HNN)和禁忌搜索(TS)融合的求解算法,采用离散Hopfield算法作为主算法能较快地获得可行解,使用禁忌搜索算法"禁忌"当前解而转移到目标函数的其他极小点,从而可跳出局部最优解而快速趋于全局最优解;最后,仿真实验表明,与同类算法相比,该算法不但具有搜索速度上的优势,而且求得全局最优解的概率更高。

嵌入式系统低功耗设计研究

在嵌入式系统设计中低功耗设计是许多设计人员必须面对的问题,其原因在于嵌入式系统产品不是一直都有充足的电源供应,往往是靠电池来供电的,而且大多数嵌入式设备都有体积和质量的约束。另外,系统部件产生的热量和功耗成比例,为解决散热问题而采取的冷却措施进一步增加了整个系统的功耗。为了得到最好的结果,在系统设计时就必须考虑低功耗问题。系统的功耗设计涉及到软件、硬件、集成电路工艺等多个方面,这里分析了功耗产生的原因,从原理和实践上探讨系统的低功耗设计问题,综述硬件低功耗和软件低功耗的设计方法,给出实现低功耗设计的一种可行方法。

嵌入式系统降低功耗的方法研究

低功耗嵌入式系统设计的能量消耗问题是近几年来在嵌入式系统设计中普遍关注的难点与热点,它严重制约着嵌入式系统的应用及发展。本文以降低嵌入式系统所耗电能为目标,提出了嵌入式系统降低功耗的综合措施,并对低功耗嵌入式系统各种经典措施进行优化改进,使之充分发挥降低功耗的作用。最后阐述了该解决措施尚存在的一些关键问题,并对低功耗嵌入式系统的前景和发展进行了评述。

嵌入式GIS系统的低功耗设计

由于嵌入式GIS系统被广泛地应用于移动性较强的设备,因此功耗成了一项重要的技术指标。本文系统地描述了对嵌入式GIS系统进行低功耗设计的方法。本文将功耗分为硬件功耗和软件功耗,其中软件低功耗设计是个新的领域。本文采用按需转换处理器状态、优化编译器、按需分层调入GIS数据、优化关键算法和压缩栅格数据等方法从软件角度降低系统功耗。

浅谈电路中的低功耗设计

对于便携设备而言,靠提高电池容量来提高续航能力,并不现实.技术人员所关心的重点问题是采用怎样的方式能够达到低功耗设计,将设备的性能提升上去,同时还要将电池的使用寿命延长.所有业内人士所需要面对的重要问题就是怎样设计能达到低功耗的作用,为了能够达到这个目的所需要改进的方面有两种,第一是硬件方面,其次是软件方面.文章从电路设计出发,浅析了硬件的低功耗设计和软件的低功耗设计两个方面.分享了在电路进行低功耗设计时的一些经验和方法.

Cortex-M0+内核Kinetis L系列的低功耗机制初探

从软、硬件功耗模型和软、硬件功耗因子的优化等角度入手,对Cortex-M0+内核Kinetis L系列的低功耗机制进行分析,可以对微控制器在不同功耗模式下的对应时钟模式的确定提供保障,也可以为微控制器在不同功耗模式下的功耗终端策略的制订提供理论支持。主要从功耗因素模型的研究分析入手,对Cortex-M0+内核Kinetis L系列的低功耗机制进行了分析。

嵌入式手持终端的低功耗技术研究

对嵌入式手持终端的低功耗技术进行了研究,首先对各组成单元的功耗情况进行了分析并给出了针对每个组成单元的低功耗设计思路,接着针对一种特定的嵌入式手持终端给出了针对处理器硬件、通信单元和协议软件的具体的低功耗设计方法。

面向典型处理器架构的代码级侧信道仿真特性研究

为解决传统侧信道分析依赖硬件采集设备、检测流程靠后等问题,研究代码级侧信道仿真分析技术,通过监测记录密码软件代码在处理器运行期间的内存地址、寄存器值等信息,模拟代码执行过程中可能发生的泄漏.本文在已有研究基础上,针对X86、ARM、SPARC、PowerPC、MIPS等主流处理器架构进行拓展,通过交叉编译和处理器虚拟化技术对AES-128开源实现进行了跨平台寄存器仿真功耗采集和侧信道分析,探究对比在不同处理器架构下代码级侧信道仿真的特性.实验发现X86(rax/rcx/rdx)、ARM(r1/r2/r3)、MIPS(v0/v1)、PowerPC(r8/r9/r10)、SPARC(g1/g2/g3)等寄存器上存在数据拷贝、异或操作引起的功耗泄漏,由于精简指令集/复杂指令集的区别呈现泄漏的差异性特征.最后,按照源代码函数功能对寄存器泄漏情况进行分类,从而验证代码级侧信道仿真在多种处理器架构上的适用性程度.