时间触发功耗测量与硬件在环测试框架研究

### 时间触发功耗测量与硬件在环测试框架研究 #### 时间触发功耗测量 1. **功耗影响因素** - 程序代码对电流消耗影响较小，最大为 8%，电流消耗主要取决于处理器的工作电压和频率。例如在数据路径主导的处理器中，代码对功耗的影响可能更显著。 - 微处理器注重低功耗功能，如动态电压缩放（DVS）和动态频率缩放（DFS）。功耗与电压呈二次方关系，电压减半，功耗降为原来的四分之一；功耗降为原来的四分之一，最大频率仅减半。若代码在不同频率和电压下运行，相同代码会有不同功耗。 - 以 Intel PXA27x 为例，它有十个电源域，如 VCC_CORE、VCC_MEM、VCC_LCD 等，支持动态电压管理（DVM），结合电源管理集成电路（PMIC）提供六种电源模式，代码行为可通过改变电源模式影响功耗。 2. **软件功耗测量工具** - **关键因素**：软件功耗测量工具对开发者开发低功耗软件至关重要，需支持准确性、一致性、低开销、易用性以及对 DVS 和电源域的支持。 - **准确性**：取决于数据采集（DAQ）仪器设备的使用、DAQ 仪器通道复用的延迟和抖动以及定时器中断的规律性。 - **一致性**：在功耗优化过程中，工具要为相同代码和情况提供一致结果，即使在分时和多任务平台上也能提供可靠测量。 - **低开销**：部分功耗测量机制可能干扰应用程序执行，因此低开销很重要。 - **易用性**：作为软件工程工具，需与开发者交互，提供合适的多方面视图和展示方案。 - **相关工作** |工具名称|特点|不足| | ---- | ---- | ---- | |PowerScope|使用数字万用表进行 DAQ，由目标系统操作系统触发，无需额外硬件，将外部万用表获取的能耗映射到程序结构|未处理 DVS 情况，未考虑多电源域同时采集| |SES|逐周期采集能耗数据并映射到程序结构，提供更高精度和分辨率|需要额外采集模块，可能不适用于普通目标系统| |ePRO|使用类似 PowerScope 和 SES 的技术，无需额外仪器，提供性能和能耗分析|未处理 DVS 情况，未考虑多电源域同时采集| |Arun|测量平台处理 DVS|仅测量笔记本系统整体功耗，不支持函数级能耗分析| |Esto|基于 Eclipse 3.0 的可视化集成开发环境，支持源代码循环结构转换优化技术| - | 3. **时间触发功耗测量机制** - **架构机制** - 系统由目标系统、主机系统和带连接器块的 DAQ 板组成。DAQ 使用 NI - PCI - 6251，通过 SCC - 2345 连接器块连接目标系统微处理器 PXA270A 的电源域引脚。目标系统使用安装了 Qplus 嵌入式 Linux 和 Harmonia 内核级低功耗管理模块的 Intel Mainstone 工具箱，应用程序可通过 Harmonia API 改变处理器频率，Harmonia 将请求频率映射到合适电压。主机系统是安装了 NI - PCI - 6251 设备驱动的普通桌面 Linux 计算机。 - 目标应用启动时，定时器开始生成定时器中断激活中断服务例程（ISR），定时器中断间隔设为 2ms。ISR 激活