一种减少嵌入式处理器功耗的综合DVS方法

对于使用电池作为供电电源的嵌入式设备而言,如何降低功耗已经成为设计中一个非常重要的方面。嵌入式处理器的功耗可以分为确定性功耗和非确定性功耗。目前很多的研究还都只是集中在如何减少确定性功耗这个方面,但随着芯片体积的不断缩小,非确定性功耗变得越来越突出,该文综合考虑这两方面提出了一种综合的DVS方法,并对此方法进行了分析。

SoC低功耗设计中的DVS技术

随着系统芯片 (SoC)集成更多的功能并采用更先进的工艺 ,它所面临的高性能与低功耗的矛盾越来越突出。动态电压调整 (DVS)技术可以在不影响处理器性能的前提下 ,通过性能预测软件根据处理器的繁忙程度调整处理器的工作电压和工作频率 ,达到降低芯片功耗的目的。文中讨论了DVS技术降低功耗的可能性 ,介绍了如何利用两种不同的DVS技术让处理器根据当前的工作负荷运行在不同的性能水平上 ,以节省不必要的功耗。

针对电压可调处理器的低功耗设计策略

在便携式系统的低功耗设计中,动态电源管理(Dynamic Power Management,DPM)和动态电压调节(Dynamic Voltage Scaling,DVS)已经成为比较通用的技术,并且很多实验数据表明DVS省电性能比DPM更为优越。本文针对电压可调的处理器,在理论证明的基础上提出了一种能够跟踪工作负载需求变化,在保证给定任务组中所有任务性能的同时实现系统能耗最优化的电压调节策略EOVSP(Energy Optimal Voltage Scaling Policy)。实验结果也表明,该策略在满足系统性能要求的前提下具有比一般DPM策略更好的省电性能。

常带宽服务器混合任务低功耗调度算法

针对包含有截止期限限制的周期任务和有响应时间要求的非周期任务的实时系统混合任务集,提出常带宽服务器混合任务低功耗调度算法（constant bandwidth server mix task low power scheduling algorithm,CBSMTLPSA）.该算法是2阶段调度算法,并且结合了动态电压调节（dynamic voltage scaling,DVS）技术和动态功耗管理（dynamic power management,DPM）技术.离线阶段确定任务的离线速度,充分利用处理器的资源;在线阶段通过回收周期任务提早完成的空闲时间以及服务器产生的空闲时间,利用DVS技术调节处理器的运行速度,并且当处理器处于空闲状态时,判断是否使用DPM技术以达到进一步降低能耗的目的.仿真实验表明所提出的CBSMTLPSA算法比CBS/DRA-W（constant bandwidth server for dynamic reclaim algorithm base workload）算法节约6.02%~34.14%的能耗;CBSMTLPSA算法的能耗与非周期任务的响应时间的乘积比CBS/DRA-W算法低5.86%~34.06%.

基于动态技术的分布式车身网络系统低功耗设计与研究

设计了基于CAN/LIN通讯协议的分布式车身网络系统,并对其低功耗进行了研究。从硬件上提出了节点的低功耗设计方法,并分析了节点能耗主要来源,提出动态电压调节和动态能量管理的控制策略;结合操作系统的空闲任务,从软件上给出了两种系统进人低功耗模式的方法,利用CAN/LIN总线实现了单节点到整个系统的唤醒。经台架验证可知,该设计可以显著降低车身控制系统的功耗。

基于混合任务的系统级低功耗实时调度算法及其在馈线远方终端中的应用

在保证实时性的前提下,研究了馈线远方终端的系统级低功耗设计方法.在馈线远方终端中采用主从CPU的硬件结构,对主CPU进行任务划分和实时性分析;并结合动态电压调节技术,设计了基于混合任务的静态、动态低功耗调度算法.仿真实验表明,该方法能够有效降低远方终端的功耗.

一种高效的节能动态调度算法

研究了可调度性测试条件及考虑处理器模式切换的时间和能量开销,从多个方面改进了ES-RHS算法.首先,给出了新的可调度性测试条件,大大降低了其悲观性;其次,通过任务合并消除了处理器的空闲模式,大大减少模式切换次数,从而降低功耗;最后,放松了对处理器在每个协周期内休眠时间的限制.模拟实验结果表明,与ES-RHS相比,提出的算法节约17%～65%功耗,并且适用于更多类型的处理器.

永磁耦合调速器节能性能试验

永磁耦合调速作为一种先进电动机调速节能技术,因其优良的可靠性已在火电厂电动机节能领域得到广泛应用。为提高绕组式永磁耦合调速器节能效果,本文在分析其调速及节能原理基础上,采用数学模型表达能量反馈系统;针对传统耦合调速器无法应对因负载转矩突变引起的调速误差问题,在调速系统中应用不确定干扰估计器(UDE)进行控制。采用MATLAB/Simulink软件对本文方法进行仿真分析,并通过电厂永磁耦合调速节能改造后一次风机用电量数据验证。结果表明:转矩突变时负载电动机启动到稳定时间约为0.17 s,且超调量极小;绕组式永磁耦合调速器可有效减少用电量,电厂永磁耦合调速节能改造后一次风机节电率为47.45%,一次风机每年可节约用电约98.5万k W·h。

面向新能源消纳的电力供应链收益共享契约设计研究

在电力市场中,新能源的发电供应与市场需求都面临着不确定性和随机性,导致了新能源并网消纳的困难与矛盾。文章针对新能源发电商、储能商和配网售电商组成的三级供应链,在考虑供需双侧不确定性的基础上设计了一种收益共享契约,以达成电力供应链整体利益的协调与合作。通过数值仿真验证,此契约设计可以有效实现各方利益的帕累托改进,增加新能源发电的并网量,为新能源消纳提供新的解决思路。

发电企业区域数据中台·超算力创新以及算子集构建

面对新一轮电改,发电企业为提升市场竞争力和企业内部降本增效的能力,加快了企业数字化智能化建设进程,设计了数据中台产品,并以区域公司定义。同时基于区域数据中台,输出高性能、高安全、高价值的超算力,有效提升发电企业精益化运行管理水平,并构建了发电企业专业算子集,既解决企业数据统一性不足的问题,又解决数据实时性不足的问题。文章介绍了数据中台架构设计和区域超算数据中台的关键技术,希望对发电企业建设和应用数据中台具有一定的参考价值。

基于频繁项集挖掘的异常用电行为监测系统

由于在构建异常用电行为监测系统时,需要处理大量的异常数据,且取样参量存在相似性,增大计算量,导致监测能力较低。为提升电网主机对异常用电行为的监测能力,设计基于频繁项集挖掘的异常用电行为监测系统。根据频繁项集提取异常用电信号不确定数据集,研究异常用电的行为特征,分析异常用电行为。根据电网监测规则与异常用电信号监测模块,实现监测功能,设计异常用电行为监测系统。实验结果表明,文中方法可以精准监测到第5 s时电路负荷发生的突增,说明该方法的监测结果可靠性较高。