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1、 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,2006年4月21日,嵌入式系統(tǒng),主要內(nèi)容,嵌入式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn) 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) 嵌入式系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì),IEEE/ACM 課程大綱關(guān)于計(jì)算機(jī)學(xué)科主領(lǐng)域的劃分,,嵌入式系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng): 以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗諸方面嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。,嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn),嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)： 軟件硬件協(xié)同并行開(kāi)發(fā) 多種多樣的微處理器 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的多樣性 (RTOS) 與臺(tái)式機(jī)相比，可利用系統(tǒng)資源不足 應(yīng)用支持很少 要求特殊的開(kāi)發(fā)工具 調(diào)試很困難 軟件硬件的魯棒性（健壯性，Robust）,
2、嵌入式系統(tǒng)要解決的主要問(wèn)題,需要用什么樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)？ 如何滿足時(shí)限要求，如何處理多項(xiàng)功能在時(shí)間上的協(xié)調(diào)一致關(guān)系？ 如何保證系統(tǒng)可靠地工作？ 如何滿足系統(tǒng)接口要求，嵌入式應(yīng)用直接和系統(tǒng)接口輸入輸出信息？ 如何降低系統(tǒng)的功耗？ 如何使系統(tǒng)可升級(jí)？,嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)性問(wèn)題,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) 功耗的優(yōu)化設(shè)計(jì) 嵌入式操作系統(tǒng) 開(kāi)發(fā)環(huán)境 成本和開(kāi)發(fā)周期 代碼優(yōu)化 高效的輸入和輸出 測(cè)試環(huán)境,嵌入式系統(tǒng)軟件技術(shù)面臨的幾大問(wèn)題,嵌入式軟件全生命周期開(kāi)發(fā)工具鏈 硬件與軟件的Co-Design: Verilog + C = ? 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和生成技術(shù)（嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中最令人頭疼的問(wèn)題） 嵌入式軟件的可靠
3、性問(wèn)題: 正確性驗(yàn)證技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、調(diào)試技術(shù)等（可靠性問(wèn)題是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的基本問(wèn)題） 可重構(gòu)計(jì)算（Reconfigurable Computing）技術(shù) 可構(gòu)件化的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)環(huán)境,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì),方法,工具,,,,設(shè)計(jì)流程自頂向下或自底向上設(shè)計(jì),,,,,自頂向下設(shè)計(jì),自底向上設(shè)計(jì),需求分析,作用 使用戶和設(shè)計(jì)者有效交流、溝通，明確設(shè)計(jì)目標(biāo) 設(shè)計(jì)者 設(shè)計(jì)什么？有哪些要求？ 用戶 將得到的系統(tǒng)是什么樣的？ 目標(biāo) 形成需求文檔 內(nèi)容 功能性需求 做什么？ 輸入,輸出,功能， 非功能性需求 其他屬性 可靠性，速度，功耗， 成本,大小,重量,設(shè)計(jì)時(shí)間， ,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),正確性 無(wú)二義性
4、 完整性 可檢驗(yàn)性 一致性 可修改性 可追蹤性,需求分析的描述,自然語(yǔ)言 需求說(shuō)明書(shū) 需求分析表 形式化描述 用例圖等 DOORS,例：GPS移動(dòng)地圖的需求,規(guī)格說(shuō)明,規(guī)格說(shuō)明與需求的比較 需求的提煉 是可用來(lái)創(chuàng)建體系結(jié)構(gòu)的關(guān)于系統(tǒng)的更詳盡、更精確、更一致的描述 目標(biāo) 形成規(guī)格說(shuō)明書(shū) 內(nèi)容 包含系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的足夠信息,規(guī)格說(shuō)明書(shū)的描述,自然語(yǔ)言 形式化描述 UML RSML SDL,規(guī)格說(shuō)明,需求的精確描述 描述明確，可理解 UML (Unified Modeling Language) 統(tǒng)一建模語(yǔ)言是可視化的設(shè)計(jì)說(shuō)明語(yǔ)言 統(tǒng)一描述系統(tǒng)的硬件和軟件 UML 可對(duì)系統(tǒng)的功能建模 可自動(dòng)產(chǎn)生實(shí)
5、際設(shè)計(jì)的HDL 或C++ 代碼,UML的應(yīng)用,I-Logix公司的Rhapsody系列產(chǎn)品 基于統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML的可視化編程環(huán)境 把UML各類(lèi)視圖映射為具體目標(biāo)機(jī)程序語(yǔ)言 用于復(fù)雜實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用軟件從分析、設(shè)計(jì)一直到代碼實(shí)現(xiàn)和軟件測(cè)試的開(kāi)發(fā)過(guò)程 NASA的火星探路者航天器就是運(yùn)用Rhapsody在VxWorks上開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)描述的功能 基于組件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 軟件/硬件劃分 嵌入式系統(tǒng)中軟件和硬件協(xié)同完成系統(tǒng)的功能 軟件硬件劃分通常由速度、靈活性以及開(kāi)銷(xiāo)來(lái)決策,,硬件 單片機(jī), X86, PowerPC, ARM, MIPS,,板級(jí)支持程序,嵌入式操作系統(tǒng)
6、,應(yīng)用軟件,監(jiān)控程序,嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu),嵌入式系統(tǒng)組成,,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),作用 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的藍(lán)圖，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的一個(gè)計(jì)劃 目標(biāo) 形成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文檔 內(nèi)容 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)軟硬件整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 軟硬件劃分 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件和自行設(shè)計(jì)構(gòu)件的確定,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),有彈性 簡(jiǎn)單 可實(shí)現(xiàn) 層次清晰 功能分布平衡 平衡技術(shù)和經(jīng)濟(jì)約束 滿足功能需求和非功能需求 可重用,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的描述,非形式化方式 自然語(yǔ)言 結(jié)構(gòu)框圖 形式化方法 UML建模,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程及方法,結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法 以算法為中心，從處理到處理的數(shù)據(jù)流 從輸入、輸出入手，根據(jù)操作和數(shù)據(jù)流，形成比較粗的系統(tǒng)大框架； 然后逐步細(xì)化框架內(nèi)的每個(gè)部分
7、，進(jìn)一步確定內(nèi)部模塊的及模塊之間的關(guān)系 設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)該是逐步細(xì)化和逐步完善的過(guò)程 面向?qū)ο蟮姆椒?以類(lèi)及交互模式為中心,系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)化方法(SA/SD) 面向?qū)ο蟮姆椒?OOA/OOD) UML建模,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性非常關(guān)鍵 詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，對(duì)開(kāi)發(fā)周期、成本有很大影響 驗(yàn)證所關(guān)心的問(wèn)題 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否滿足功能、性能要求 能否實(shí)現(xiàn) 驗(yàn)證方法 形式化方法 仿真 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 軟件結(jié)構(gòu) 硬件結(jié)構(gòu) 其他方法 如基于開(kāi)發(fā)板的原型系統(tǒng),系統(tǒng)引入錯(cuò)誤和修改錯(cuò)誤開(kāi)銷(xiāo)分布,,,,,引入錯(cuò)誤數(shù)目,修改錯(cuò)誤開(kāi)銷(xiāo),開(kāi)發(fā)周期,系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì),軟硬件 詳細(xì)設(shè)計(jì),軟硬件 實(shí)現(xiàn),軟硬件的劃分,嵌入式
8、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及硬件與軟件部件，設(shè)計(jì)中必須決定什么功能由硬件實(shí)現(xiàn)，什么功能由軟件實(shí)現(xiàn)。 硬件和軟件具有雙重性 軟硬件變動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的決策造成影響 劃分和選擇需要考慮多種因素 硬件和軟件的雙重性是劃分決策的前提,通常由軟件實(shí)現(xiàn)的部分,操作系統(tǒng)功能 任務(wù)調(diào)度 資源管理 設(shè)備驅(qū)動(dòng) 協(xié)議棧 TCPIP 應(yīng)用軟件框架 除基本系統(tǒng)、物理接口、基本邏輯電路，許多由硬件實(shí)現(xiàn)的功能都可以由軟件實(shí)現(xiàn)。,雙重性部分,算法 加密解密 編碼解碼 壓縮解壓 數(shù)學(xué)運(yùn)算 浮點(diǎn)運(yùn)算， FFT， ,標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件和自行設(shè)計(jì)構(gòu)件,構(gòu)件的實(shí)現(xiàn) 選擇標(biāo)準(zhǔn) 自行設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件 ？現(xiàn)成構(gòu)件 已經(jīng)產(chǎn)品化 形成規(guī)模生產(chǎn) 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件 自行設(shè)計(jì)構(gòu)件 用戶系統(tǒng)
9、構(gòu)件包括了硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件 構(gòu)件本身可以是層次性的，可以由子構(gòu)件組成,標(biāo)準(zhǔn)硬構(gòu)件,硬構(gòu)件的形式： IC：集成電路 PCB：印刷電路板 IP：Intellectual Property 標(biāo)準(zhǔn) IC CPU, DSP, RAM, ROM, 接口控制器， ASIC, 標(biāo)準(zhǔn) IP CPU核， 標(biāo)準(zhǔn)模塊 GPRS模塊,GSM模塊,藍(lán)牙模塊, 顯示模塊， 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算平臺(tái) 基于PC104的嵌入式計(jì)算機(jī) 基于Compact PCI的嵌入式計(jì)算機(jī) SOC,,標(biāo)準(zhǔn)軟構(gòu)件,OS / RTOS 協(xié)議棧 TCP/IP 路由協(xié)議 H.323 圖形開(kāi)發(fā)包 VxWorks的ZINK 驅(qū)動(dòng)程序,自研硬構(gòu)件,內(nèi)容 邏輯電路，專用
10、加速器， 實(shí)現(xiàn)方式 PCB： IC：PLD FPGA ASIC, EDA設(shè)計(jì)工具 板級(jí)： 原理圖設(shè)計(jì)工具 PCB設(shè)計(jì)工具 IC 硬件描述語(yǔ)言: VHDL,Verilog 原理圖描述工具 綜合仿真工具 布線器, ,自研軟構(gòu)件,BSP 驅(qū)動(dòng)程序 應(yīng)用程序 ,軟硬件技術(shù)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響,硬軟件設(shè)計(jì)的趨勢(shì)融合、滲透 硬件設(shè)計(jì)的軟件化 VHDL, Verilog HANDL-C 軟件實(shí)現(xiàn)的硬件化 各種算法的ASIC 對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響協(xié)同設(shè)計(jì) 增加靈活性 增加了風(fēng)險(xiǎn),嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)者要求,懂得系統(tǒng)的整個(gè)構(gòu)架 詳細(xì)了解硬件的細(xì)節(jié) 軟件設(shè)計(jì)滿足： 實(shí)時(shí)要求 低功耗 代碼量小 詳細(xì)了解領(lǐng)域知識(shí),嵌入式系統(tǒng)軟硬件
11、協(xié)同設(shè)計(jì),,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì),軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì),硬件設(shè)計(jì)工具（EDA工具） 系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)工具 Cadence的SPW System View 模擬電路系統(tǒng)仿真工具 Pspice EWB PCB設(shè)計(jì)工具 Protel PADs 的Power PCB & Tool Kit Mentor的Expedition & Tool Kit 可編程邏輯器件設(shè)計(jì)工具 Mentor FPGA Advantage & ModelSim Xilinx Foundation ISE & Tool Kit 各種綜合和仿真第三方工具,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)定義與主要概念,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)定義 The meeting of system-l
12、evel objectives by exploiting the trade-offs between hardware and software in a system through their concurrent design 主要概念 Concurrent（并發(fā)）: hardware and software developed at the same time on parallel paths Integrated（一體化）: interaction between hardware and software developments to produce designs th
13、at meet performance criteria and functional specifications,,嵌入式系統(tǒng)快速原型設(shè)計(jì)過(guò)程,嵌入式系統(tǒng)快速原型開(kāi)發(fā)的基本要素,系統(tǒng)定義（需求分析） 軟硬件劃分 結(jié)構(gòu)規(guī)劃 處理器類(lèi)型, 軟硬件之間的接口類(lèi)型, 等. 劃分目的 滿足系統(tǒng)速度,延遲, 體積,成本等方面的要求. 劃分策略 - high level partitioning by hand, automated partitioning using various techniques, etc. 調(diào)度 Operation scheduling in hardware Instru
14、ction scheduling in compilers Process scheduling in operating systems 軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中的建模,傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型,傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程,傳統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程的基本特征: 系統(tǒng)在一開(kāi)始就被劃分為軟件和硬件兩大部分 軟件和硬件獨(dú)立進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì) “Hardware first” approach often adopted 隱含的一些問(wèn)題: 軟硬件之間的交互受到很大限制 軟硬件之間的相互性能影響很難評(píng)估 系統(tǒng)集成相對(duì)滯后，NRE較大 因此: Poor quality designs（設(shè)計(jì)質(zhì)量差） Costly modifi
15、cations（設(shè)計(jì)修改難） Schedule slippages（研制周期不能有效保障）,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的尖銳矛盾,隨著設(shè)計(jì)復(fù)雜程度的提高，軟硬件設(shè)計(jì)中的一些錯(cuò)誤將使開(kāi)發(fā)過(guò)程付出昂貴的代價(jià) “Hardware first” approach often compounds（混合） software cost because software must compensate for（補(bǔ)償） hardware inadequacies（不充分）,軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程發(fā)展方向協(xié)同設(shè)計(jì),Franke91,Integrated Modeling Substrate（一體化建模底層）, IEEE 1991,嵌
16、入式軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程（瀑布模型）,,Requirement Analysis,Software Design,Coding,Testing,Release,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的基本需求,統(tǒng)一的軟硬件描述方式 軟硬件支持統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和分析工具（技術(shù)） 允許在一個(gè)集成環(huán)境中仿真（評(píng)估）系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì) 支持系統(tǒng)任務(wù)在軟件和硬件設(shè)計(jì)之間的相互移植 交互式軟硬件劃分技術(shù) 允許多個(gè)不同的軟硬件劃分設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真和比較 輔助最優(yōu)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式?jīng)Q策 將軟硬件劃分應(yīng)用到模塊設(shè)計(jì)，以便最佳地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。Partitioning applied to modules to best meet design criter
17、ia (功能和性能目標(biāo)),,,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的基本需求 (續(xù)),完整的軟硬件模型基礎(chǔ) 支持在設(shè)計(jì)過(guò)程中的幾個(gè)階段的綜合評(píng)價(jià) 支持軟硬件逐步的開(kāi)發(fā)和集成 正確的驗(yàn)證方法 確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)要求,,,典型的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程,,,,,,,經(jīng)典的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法,,,,,,,,,,,,,,,,,Analysis of Constraints and Requirements,System Specs..,HW/SW Partitioning,Hardware Descript.,Software Descript.,HW Synth. and Configuration,Interface S
18、ynthesis,Software Gen. & Parameterization,Configuration Modules,Hardware Components,HW/SW Interfaces,Software Modules,HW/SW Integration and Cosimulation,Integrated System,System Evaluation,Design Verification,,,,,,,,,,,,,,,,Rozenblit94, IEEE 1994,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì),在設(shè)計(jì)初始階段就可進(jìn)行軟硬件交互設(shè)計(jì)和調(diào)整 Provides continual v
19、erification throughout the design cycle（貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)周期） Separate HW/SW development paths（開(kāi)發(fā)路線） can lead to costly modifications and schedule slippages（導(dǎo)致代價(jià)昂貴的糾錯(cuò)成本和開(kāi)發(fā)進(jìn)度的下降） 關(guān)鍵技術(shù)（如可編程邏輯綜合技術(shù)、器件接口和功能模型描述）的進(jìn)步使得軟硬件交互設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單起來(lái),軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)狀,主要問(wèn)題: 缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的表示方法 缺乏好的驗(yàn)證和評(píng)價(jià)方法 可能的解決方案: 擴(kuò)展已有的硬件/軟件語(yǔ)言工具并應(yīng)用到不同種類(lèi)情況 擴(kuò)展形式驗(yàn)證技術(shù)并應(yīng)用
20、到硬件/軟件領(lǐng)域 基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)SOPC設(shè)計(jì),軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)基本步驟,HW-SW system involves Specification（設(shè)計(jì)描述） modeling （設(shè)計(jì)建模） design space exploration and partitioning synthesis and optimization（綜合與優(yōu)化） Validation（設(shè)計(jì)驗(yàn)證） implementation （設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)）,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)基本步驟,Specification（設(shè)計(jì)描述） List the functions of a system that describe the beha
21、vior of an abstraction clearly with out ambiguity. Modeling（設(shè)計(jì)建模） Process of conceptualizing and refining the specifications, and producing a hardware and software model.,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)基本步驟,Validation: Process of achieving a reasonable level of confidence（置信度） that the system will work as designed. Takes d
22、ifferent flavors per application domain（根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域而不同）: cosimulation for performance and correctness（性能與功能的協(xié)同仿真）,軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)基本步驟,Implementation: Physical realization of the hardware (through synthesis) and of executable software (through compilation).,協(xié)同設(shè)計(jì)中的軟硬件劃分與調(diào)度 (where and when),A hardware/software par
23、titioning represents a physical partition of system functionality into application-specific hardware and software. Scheduling is to assign an execution start time to each task in a set, where tasks are linked by some relations.,嵌入式系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì) （硬件節(jié)能、軟件節(jié)能）,,嵌入式系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì),節(jié)能計(jì)算成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件重點(diǎn)考慮的基本方面： 節(jié)能計(jì)算包括：
24、 硬件體系結(jié)構(gòu)支持 在小巧外形尺寸下，如何實(shí)現(xiàn)所需電源性能的工藝和技術(shù) 熱管理、降噪、電池管理和功能整合 軟件支持 節(jié)能編譯 操作系統(tǒng) 節(jié)能策略,現(xiàn)狀,電源管理策略 面向PC、筆記本電腦、服務(wù)器、通信設(shè)備的刀片服務(wù)器 APM：高級(jí)電源管理方案 ACPI：高級(jí)配置和電源接口 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)模型定制節(jié)能技術(shù)非常缺乏，甚至在某些方面是空白,手持設(shè)備電源管理,電池壽命不等同于電源管理的成效 性能、多媒體系統(tǒng)、數(shù)碼攝像 新增功能增加系統(tǒng)的耗電量 縮短電池壽命 影響因素 CPU 功能 系統(tǒng)軟件 中間件 管理策略,傳統(tǒng)手持設(shè)備管理策略,處理器時(shí)鐘變慢 操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)入待機(jī)、睡眠狀態(tài) 動(dòng)態(tài)電源管理 (DPM) 調(diào)
25、整內(nèi)核電壓和頻率 高性能存儲(chǔ)器 彩色顯示器 無(wú)線接口 固化為通用電源管理IC,軟件節(jié)能策略,預(yù)測(cè)什么時(shí)候設(shè)備的未來(lái)使用狀況或者使用率 “time-out”策略預(yù)測(cè)特定的時(shí)間長(zhǎng)度 基于GSPN網(wǎng)絡(luò)和HMM的技術(shù) Montavista 基于linux 通用性強(qiáng)，但是嵌入式系統(tǒng)定制性強(qiáng)，效果不佳,能耗測(cè)試,測(cè)試出每條指令的能耗，估計(jì)測(cè)試程序運(yùn)行完的總能耗 測(cè)試出每個(gè)函數(shù)的能耗，然后利用這些函數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)去估計(jì)其他函數(shù)運(yùn)行的能耗,節(jié)能操作系統(tǒng),目的 保證操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的前提下，完成能耗計(jì)算 調(diào)度算法的節(jié)能優(yōu)化 中斷處理優(yōu)化 低功耗文件系統(tǒng) CPU 電壓和頻率調(diào)節(jié)會(huì)給實(shí)時(shí)性能帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 可能造成不穩(wěn)定
26、 “重新鎖定”鎖相環(huán)路和其它動(dòng)態(tài)時(shí)鐘機(jī)制需要時(shí)間，造成了很長(zhǎng)的等待時(shí)間（有時(shí)是毫秒級(jí)別） 鎖定期間 CPU 既不能執(zhí)行計(jì)算操作，又不能響應(yīng)外部事件（中斷） 每一軟件 相應(yīng)的手機(jī)最低電壓 CPU頻率 相應(yīng)設(shè)備 通過(guò)動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)CPU的內(nèi)核頻率與內(nèi)核電壓，以及動(dòng)態(tài)的關(guān)閉系統(tǒng)的某些設(shè)備和調(diào)整某些設(shè)備的狀態(tài),外設(shè)驅(qū)動(dòng),針對(duì)不同功能部件的能耗，進(jìn)行合理的功耗優(yōu)化 從電池開(kāi)始，嚴(yán)格和精確地電量測(cè)量 根據(jù)外設(shè)特征研究不同的電源管理策略下的驅(qū)動(dòng) 現(xiàn)有情況 硬件產(chǎn)品有幾種狀態(tài)定義 狀態(tài)提供不同的服務(wù)質(zhì)量和消耗的能量 提供各種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換接口 算法目標(biāo) 實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的節(jié)能策略 減少待機(jī)能耗 人工智能技術(shù)的應(yīng)用 通過(guò)軟件來(lái)動(dòng)態(tài)的預(yù)測(cè)和控制某些部件的開(kāi)關(guān),節(jié)能通訊協(xié)議棧,連接干預(yù) 節(jié)能的傳輸調(diào)度算法 緩沖區(qū)技術(shù) 局部性原理與預(yù)取 低功耗壓縮算法,節(jié)能編譯,對(duì)每條指令的能耗進(jìn)行測(cè)試 對(duì)函數(shù)編譯結(jié)果的能耗進(jìn)行估計(jì) 錯(cuò)誤處理代碼的能耗設(shè)計(jì) 基于ICE進(jìn)行函數(shù)執(zhí)行代碼統(tǒng)計(jì),
《嵌入式系統(tǒng)》PPT課件
