面向嵌入式實時操作系統(tǒng)的低功耗技術研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著計算機技術飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的性能得到普遍提高、應用需求逐漸增多、可靠性日益增強，同時嵌入式系統(tǒng)功耗也隨著增加，高功耗成為了制約嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重要原因。為了追求嵌入式系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功耗之間的最大平衡，低功耗研究越來越引起大家的關注與研究。綠色計算通過采用高效節(jié)能的CPU、服務器和外圍設備來充分合理使用各種資源，達到功耗降低的目標。這種新型計算方式關系到計算機的很多因素，包括體系結構、CPU、操作系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡、編譯器等等，這些因

2、素都和能量消耗緊密關聯(lián)，研究過程也十分復雜。研究該課題的意義很大，在汽車電子領域，deCORE OS有著舉足輕重的地位，如果能把嵌入式實時操作系統(tǒng)的功耗降低并且不影響工作性能，在整個嵌入式領域都是一大突破。
　　低功耗理論研究主要包括通過底層硬件低功耗技術、上層軟件設計低功耗技術等方面探討。應用硬件方法降低嵌入式系統(tǒng)功耗的方法有減少漏流電流、調節(jié)操作系統(tǒng)的工作電壓和時鐘頻率、減少活動切換因子和切換電容等技術。嵌入式系統(tǒng)軟件低功耗技

3、術實現(xiàn)包括以下三種方法：源程序結構級功耗優(yōu)化、算法級功耗優(yōu)化、軟件系統(tǒng)結構級功耗優(yōu)化。源程序結構級功耗優(yōu)化包括優(yōu)化數(shù)據(jù)類型、程序結構重排、表達式優(yōu)化，算法級功耗優(yōu)化包括消除重復計算、改善數(shù)據(jù)結構、消除重復數(shù)據(jù)和壓縮數(shù)據(jù)存儲空間、算法選擇，軟件系統(tǒng)結構級功耗優(yōu)化包括構件的合并與拆分、構件的替換、軟件體系結構風格的變換。本文在硬件方法和軟件方法降低功耗方面都有相應的改進和優(yōu)化，具體實現(xiàn)方法在正文中詳細介紹。
　　在研究嵌入式軟件低功耗

4、的同時，要將理論研究實施到具體的操作系統(tǒng)和開發(fā)板上，通過實際操作證明此研究確實降低了系統(tǒng)的功耗。本文是通過將deCORE OS移植到NUC951開發(fā)板上，并且通過LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡的嵌入式能耗檢測方法測量操作系統(tǒng)優(yōu)化前后的功耗消耗變化。并且采用改變操作系統(tǒng)任務變量名的位數(shù)、變量類型、循環(huán)語句等軟件優(yōu)化方式改善操作系統(tǒng)的功耗。deCORE OS包括操作系統(tǒng)（OS）、通信（COM）、網(wǎng)絡管理（NM）和deCORE OS實現(xiàn)語言（OI