嵌入式系統降低功耗的方法研究

更新事件列表算法代碼如下：

顯式資源需要對驅動(dòng)程序作一些修改，即在驅動(dòng)程序發(fā)送執行命令前和硬件完成服務(wù)并通過(guò)驅動(dòng)程序告訴內核設備就緒后這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，插入一個(gè)NotifyEvent()函數調用。具體的代碼插入點(diǎn)根據不同類(lèi)型的設備和對服務(wù)開(kāi)始與結束的不同定義而不同。
根據觀(guān)測器得到的系統資源訪(fǎng)問(wèn)歷史記錄計算出優(yōu)化策略之后，控制模塊將在通過(guò)電源管理機發(fā)出控制命令給相應的硬件完成服務(wù)，并通過(guò)驅動(dòng)程序告訴內核設備就緒后這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)插入一個(gè)NotifyEvent()函數調用。
(2)DVS策略
目前，嵌入式系統降低功耗多采用動(dòng)態(tài)電壓縮放技術(shù)Ⅲ，即系統運行時(shí)可以通過(guò)設置可編頻率寄存器控制處理器的工作頻率。實(shí)驗觀(guān)察發(fā)現，系統的運行負荷具有明顯的非平穩特性，短時(shí)間內可能具有很高的執行負荷，但絕大部分時(shí)間維持輕負荷狀態(tài)。DVS技術(shù)根據嵌入式系統這一特點(diǎn)，在系統負荷較重時(shí)將處理器設置為最高執行速度，以保證系統的計算能力；而在系統負荷較輕時(shí)動(dòng)態(tài)降低處理器的工作頻率，以降低處理器的執行功耗，從而實(shí)現系統計算性能與功耗的優(yōu)化控制，如圖 6所示。DVS的預測通過(guò)采用了基于時(shí)間間隔AVGn算法的cpu_dvs函數實(shí)現。該函數讀取CPU使用信息，按照AVGn算法來(lái)估算系統的運行負荷，并根據返回給cpu_scan函數的結果實(shí)現具體的動(dòng)態(tài)電壓縮放。

AVGn算法分析了多種簡(jiǎn)單或復雜的估計算法和平滑技術(shù)。其基本思想是采用指數平滑平均值方法，即預測即將到來(lái)的間隔的n個(gè)運行百分比的加權平均值。但AVGn算法存在一個(gè)問(wèn)題就是，逐檔改變頻率導致系統不能及時(shí)地響應負載變化，還需要大量深入細致的研究。
2．3 應用程序層
在基于微處理器、微控制器的系統中，軟件起到了引導硬件活動(dòng)的主導作用。也就是說(shuō)，軟件對系統的能量消耗有很大的影響。直到目前，還沒(méi)有有效且精確的方法可用來(lái)評估軟件設計對能量消耗所起的效應。沒(méi)有能量評估，就無(wú)法對軟件進(jìn)行優(yōu)化進(jìn)而減少電能消耗。引起CPU電能消耗的眾多因素中，至少有2個(gè)受軟件的影響極大――存儲系統與系統總線(xiàn)。在嵌入式系統的低功耗軟件設計中，主要考慮這2個(gè)因素。

3 總 結
功耗已經(jīng)成為嵌入式系統設計中優(yōu)先要考慮的問(wèn)題，隨著(zhù)處理器速度越來(lái)越快，如何降低功耗已經(jīng)成為衡量嵌入式系統性能優(yōu)良的一個(gè)重要方面。因此，在低功耗嵌入式系統設計過(guò)程中要考慮各部分具體的低功耗設計方法，同時(shí)也要充分發(fā)揮各抽象層的低功耗技術(shù)優(yōu)勢。
本文介紹的低功耗嵌入式系統中仍有很多不足，有待進(jìn)一步探索：①DPM隨機決策模型和求解算法，并沒(méi)有解答最優(yōu)策略是否存在、若存在最優(yōu)策略具有什么特性等基本問(wèn)題，也沒(méi)能從理論上解釋“實(shí)踐中超時(shí)策略可以取得優(yōu)良節能效果”的原因。②本文的DVS策略采用與AVGn算法類(lèi)似的假設條件，在實(shí)際應用中這些條件過(guò)于苛刻。如何將本文DVS策略的思想應用到特定的非理想情況的嵌入式系統中，尚需進(jìn)一步研究。