基于Garfield的嵌入式系統(tǒng)功耗模型研究與應(yīng)用.pdf

1、功耗已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中考慮的重要因素。低層次的門級或者RTL級功耗評估工具雖然估算精度較高，但是仿真速度太慢，不適合用于嵌入式系統(tǒng)的功耗評估，因此需要一個快速、準(zhǔn)確的系統(tǒng)級功耗評估工具或環(huán)境。 論文以Garfield系統(tǒng)為研究對象，分析了ARM7TDMI處理器、片上的嵌入式SRAM和SDRAM的功耗行為，然后建立這些系統(tǒng)組件的功耗模型。其中，ARM7TDMI處理器采用基于狀態(tài)的功耗建模方法，通過統(tǒng)計它的活動狀態(tài)和空閑狀態(tài)時

2、間來估算功耗；SRAM采用基于操作的功耗建模方法，根據(jù)讀寫操作和空閑周期統(tǒng)計來估算功耗，它的操作功耗采用基于存儲器編譯技術(shù)的多元線性回歸模型表示；SDRAM采用了基于操作和狀態(tài)結(jié)合的功耗建模方法，根據(jù)讀、寫、激活等操作以及預(yù)充狀態(tài)、激活狀態(tài)的時間統(tǒng)計來估算功耗。系統(tǒng)級功耗評估環(huán)境以系統(tǒng)組件功耗模型為基礎(chǔ)，由系統(tǒng)仿真模型、功耗評估函數(shù)等模塊組成。系統(tǒng)仿真模型提供程序的執(zhí)行統(tǒng)計信息以及存儲器訪問信息。功耗評估函數(shù)根據(jù)這些信息，調(diào)用系統(tǒng)組件的

3、功耗模型來計算系統(tǒng)功耗。 最后，在系統(tǒng)功耗評估環(huán)境中對Garfield系統(tǒng)進(jìn)行功耗評估，并與硬件實測結(jié)果進(jìn)行對比。實驗表明：系統(tǒng)仿真的精度高、速度快；利用片上SRAM對MP3解碼程序進(jìn)行內(nèi)存布局優(yōu)化，系統(tǒng)的平均功耗略有上升，但總能耗顯著降低，最高降幅超過40％，提高了系統(tǒng)的能量利用效率。功耗實測結(jié)果顯示：平均功耗的估算誤差約為15％，總能耗的估算誤差約為20％，可以滿足系統(tǒng)級功耗評估的精度要求；從優(yōu)化前后系統(tǒng)功耗變化幅度來看，評