發(fā)布時間：2020-03-27 12:30

【摘要】：隨著計算機應(yīng)用的迅速發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)深入到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域,尤其是在電池電量有限的便攜式設(shè)備中應(yīng)用日趨廣泛。伴隨著嵌入式系統(tǒng)性能的飛速提高、處理器工作頻率的不斷上升以及外圍設(shè)備數(shù)量的快速增長,嵌入式系統(tǒng)功耗也迅速增加,而與此同時電池容量的發(fā)展速度明顯滯后。因此,嵌入式系統(tǒng)高性能與有限的電池電量之間的矛盾越來越突出,功耗管理已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的熱點,越來越為系統(tǒng)設(shè)計者所考慮。 為解決上述矛盾,論文著手研究并改進現(xiàn)有系統(tǒng)級的功耗管理框架,主要目標是在嵌入式Linux系統(tǒng)中設(shè)計并實現(xiàn)一套較為全面和靈活的動態(tài)功耗管理體系。 論文首先介紹了嵌入式系統(tǒng)低功耗技術(shù)和功耗管理技術(shù)。其次根據(jù)論文目標對系統(tǒng)功耗管理進行設(shè)計與實現(xiàn),即硬件層、操作系統(tǒng)層以及應(yīng)用程序?qū)釉O(shè)計與實現(xiàn)。 1.硬件層是系統(tǒng)運行的物質(zhì)平臺及功耗管理的具體實現(xiàn)者,包括處理器和外圍設(shè)備。論文介紹了針對不同器件的特點如何采用各類低功耗技術(shù),這些技術(shù)主要包括：門控時鐘技術(shù),動態(tài)電壓縮放DVS技術(shù),動態(tài)功耗管理DPM技術(shù)。 2.操作系統(tǒng)層是系統(tǒng)功耗管理的核心,功耗管理策略、外圍設(shè)備功耗管理和系統(tǒng)運行狀態(tài)調(diào)度等部分均在該層實現(xiàn)。在操作系統(tǒng)層設(shè)計與實現(xiàn)中采用運行狀態(tài)調(diào)度程序?qū)崿F(xiàn)功耗管理,調(diào)節(jié)處理器的工作頻率和電壓,降低功耗；通過驅(qū)動程序檢測控制外圍設(shè)備狀態(tài)并作為選擇執(zhí)行點條件；引入了先進的功耗策略結(jié)構(gòu),使其可以為嵌入式系統(tǒng)提供靈活的功耗管理策略；設(shè)置功耗管理機制相關(guān)的API接口,使應(yīng)用程序可以根據(jù)具體應(yīng)用利用這些接口完成功耗管理任務(wù)。 3.應(yīng)用程序?qū)邮歉鶕?jù)嵌入式系統(tǒng)特殊應(yīng)用設(shè)定的系統(tǒng)功耗管理調(diào)度程序,可以采用不同DPM和DVS調(diào)度算法實現(xiàn)系統(tǒng)真正的功耗管理任務(wù)。 最后,給出了一個嵌入式系統(tǒng)功耗管理的實現(xiàn)方案,并在設(shè)計的系統(tǒng)功耗管理調(diào)度程序中應(yīng)用了可變電壓技術(shù)AVGn算法動態(tài)功耗管理技術(shù)Time-out算法以及基于最佳利用率的功率控制策略,使系統(tǒng)在不影響系統(tǒng)性能的前提下實現(xiàn)了動態(tài)功耗管理,降低了系統(tǒng)功耗。
【圖文】：

實現(xiàn)功耗管理首先就要知道功耗源于何處，才‘能有針對性地改善優(yōu)化功耗。在嵌入式系統(tǒng)中直接產(chǎn)生功耗的是計算機硬件，包括cPu和Memory等核心部件，也包括通訊端口、LCD等外圍設(shè)備，嵌入式系統(tǒng)各部件功耗比例如圖2.1所示。}嵌入式系統(tǒng)功耗t匕例{夔亙i舀1頤巫ack亙吵t而u/M絲_口Ni賣中HD旦oth。刁圖2.1嵌入式系統(tǒng)功耗比例圖 FigZ.lEmbeddedsystempowereonsumptionratio另外，高性能cPu通過高層次仿真得出開關(guān)級功率的分布關(guān)系[4]，如圖2.2所示。時鐘功耗所占比例最大，它包括時鐘發(fā)生、時鐘樹、驅(qū)動器、鎖存器和所有時鐘負擔(dān)的器件;數(shù)據(jù)通路的功耗僅次于時鐘，主要包括執(zhí)行單元、總線和寄存器;而后依次是片上存儲器功耗、控制單元和FO功耗。因此，降低時鐘的頻率可以很大程度上降低系統(tǒng)的功耗。日 Cloek口Datapatlz口Memoi丫叮Corlti℃l…_圖2.2微處理器功耗來源 Fig2.2MieroProeessorPowerSource對于CMOS工藝的嵌入式微處理器來說，功耗主要分為動態(tài)功耗、靜態(tài)功耗和短路

圖2.1嵌入式系統(tǒng)功耗比例圖 FigZ.lEmbeddedsystempowereonsumptionratio另外，高性能cPu通過高層次仿真得出開關(guān)級功率的分布關(guān)系[4]，如圖2.2所示。時鐘功耗所占比例最大，，它包括時鐘發(fā)生、時鐘樹、驅(qū)動器、鎖存器和所有時鐘負擔(dān)的器件;數(shù)據(jù)通路的功耗僅次于時鐘，主要包括執(zhí)行單元、總線和寄存器;而后依次是片上存儲器功耗、控制單元和FO功耗。因此，降低時鐘的頻率可以很大程度上降低系統(tǒng)的功耗。日 Cloek口Datapatlz口Memoi丫叮Corlti℃l…_圖2.2微處理器功耗來源 Fig2.2MieroProeessorPowerSource對于CMOS工藝的嵌入式微處理器來說，功耗主要分為動態(tài)功耗、靜態(tài)功耗和短路
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP368.12

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 吳慧良,史 烈,陳小平,周向軍;Linux下休眠功能的軟件實現(xiàn)[J];計算機工程;2002年04期

2 涂剛,陽富民,胡貫榮;嵌入式操作系統(tǒng)綜述[J];計算機應(yīng)用研究;2000年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 吳琦;嵌入式操作系統(tǒng)功耗管理技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 嚴菊明;基于ARM嵌入式系統(tǒng)的通用Bootloader的設(shè)計與實現(xiàn)[D];東南大學(xué);2005年

本文編號：2602954