事件驅(qū)動(dòng)的嵌入式PMA及調(diào)度算法.pdf

1、隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，雖然嵌入式芯片的功能變得功能日益全面和強(qiáng)大，但卻越來(lái)越受制于發(fā)展速度相對(duì)緩慢得多的電池等供電技術(shù)。由于系統(tǒng)功耗的限制，嵌入式系統(tǒng)的持續(xù)工作時(shí)間、制造和運(yùn)行成本、設(shè)備的封裝體積、可靠性和使用壽命、以及高性能部件的使用，都受到極大影響。嵌入式系統(tǒng)功耗成了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首要的制約因素之一。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)的硬件功耗控制新技術(shù)使得軟件功耗管理技術(shù)成為了控制和優(yōu)化系統(tǒng)功耗的重要手段，也是近年嵌入式系統(tǒng)研究

2、的熱點(diǎn)課題。本論文系統(tǒng)地對(duì)功耗管理的策略和管理構(gòu)架進(jìn)行了分析和研究，針對(duì)已有的問(wèn)題和缺陷，完成了下面兩個(gè)方面的工作。一種基于任務(wù)分解的動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)度算法傳統(tǒng)的軟件動(dòng)態(tài)調(diào)壓調(diào)頻策略在調(diào)整電壓頻率的時(shí)候，大都忽略了一點(diǎn)即存儲(chǔ)速度是系統(tǒng)性能的瓶頸，在預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能的時(shí)候簡(jiǎn)單的認(rèn)為系統(tǒng)性能和CPU頻率成線性關(guān)系，這導(dǎo)致策略實(shí)際收效和預(yù)期相差甚大。針對(duì)這個(gè)缺陷，本文提出了一種基于任務(wù)分解的動(dòng)態(tài)調(diào)壓調(diào)頻算法。該算法將系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間分割成多個(gè)等長(zhǎng)時(shí)隔

3、(Interval)，在時(shí)隔末尾分析當(dāng)前時(shí)隔系統(tǒng)的負(fù)載組成，計(jì)算負(fù)載和片外訪存負(fù)載之間的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)在當(dāng)前運(yùn)行時(shí)隔內(nèi)對(duì)片外存儲(chǔ)的依賴程度來(lái)更加準(zhǔn)確的估計(jì)下一個(gè)時(shí)隔的CPU占用率。同時(shí)，文章還分析了系統(tǒng)的功耗，提出了計(jì)算不同CPU頻率下系統(tǒng)功耗的方法。為了確保性能，該算法可以配合不同的性能保證策略來(lái)對(duì)CPU頻率進(jìn)行篩選。最后從滿足性能的頻點(diǎn)中選取功耗最小的做為下一個(gè)時(shí)隔的CPU頻率。該算法保證在降低功耗的同時(shí)，將系統(tǒng)性能損失控制在可

4、接受范圍內(nèi)。 作者在基于Xscale的平臺(tái)上驗(yàn)證了該算法，利用PMU部件實(shí)現(xiàn)了任務(wù)分解的計(jì)算和功耗調(diào)度策略，并給出了算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析。一種基于事件驅(qū)動(dòng)的電源管理構(gòu)架： 本文分析研究了一個(gè)現(xiàn)有的電源管理框架，分析了其核心思想和實(shí)現(xiàn)，然后提出了一個(gè)由電源管理事件驅(qū)動(dòng)的電源管理框架。該框架體現(xiàn)了機(jī)制與策略分離的思想，支持基于時(shí)隔的動(dòng)態(tài)電壓頻率的調(diào)節(jié)，支持動(dòng)態(tài)設(shè)備的電源管理，支持系統(tǒng)低功耗模式管理，同時(shí)還給電源管理策略提供了策