發(fā)布時(shí)間：2017-04-28 19:00

  本文關(guān)鍵詞：面向C語(yǔ)言的嵌入式軟件能耗估算方法的研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在嵌入式系統(tǒng)的研究早期,其關(guān)注重點(diǎn)主要集中在性能、可靠性和實(shí)時(shí)性等方面,近年來(lái)隨著嵌入式系統(tǒng)的飛快發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)的主頻和集成度的提高,嵌入式設(shè)備尤其是移動(dòng)嵌入式設(shè)備的大量應(yīng)用,為嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了一個(gè)新的問(wèn)題,如何通過(guò)有效的方式降低嵌入式系統(tǒng)能耗達(dá)到延長(zhǎng)嵌入式設(shè)備中電池使用時(shí)間目的。嵌入式系統(tǒng)能耗由系統(tǒng)硬件能耗和系統(tǒng)軟件能耗組成。隨著硬件能耗分析技術(shù)的日趨成熟,軟件能耗逐漸成為嵌入式系統(tǒng)能耗研究的主要方向。然而對(duì)軟件能耗分析和優(yōu)化技術(shù)的研究是以軟件能耗的估算為基礎(chǔ)工作開(kāi)展的。目前關(guān)于嵌入式軟件能耗估算的方法有很多,但是大部分都是對(duì)系統(tǒng)軟件底層進(jìn)行能耗分析,對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)人員可以直接接觸的源程序級(jí)軟件能耗估算方法比較少,本文針對(duì)這種需求設(shè)計(jì)了一種面向C語(yǔ)言源程序的嵌入式軟件能耗估算方法。本文首先對(duì)嵌入式系統(tǒng)的硬件能耗分析技術(shù)和軟件能耗分析技術(shù)進(jìn)行了總結(jié),從中找到源程序級(jí)軟件能耗估算的切入點(diǎn),并在分析電路級(jí)能耗估算方法和已有的軟件能耗估算方法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種源程序級(jí)軟件能耗估算方法。C語(yǔ)言源程序可以通過(guò)反匯編轉(zhuǎn)換為匯編指令進(jìn)行分析,通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)匯編指令的能耗與執(zhí)行時(shí)所需要的時(shí)鐘周期之間存在著某種定量關(guān)系。為此本文建立了一個(gè)源程序級(jí)軟件能耗分析模型,充分考慮了源程序運(yùn)行時(shí)CPU的占用情況,通過(guò)計(jì)算得到源程序在執(zhí)行時(shí)占用的CPU時(shí)鐘周期數(shù),可以按照確定的定量關(guān)系求得該源程序執(zhí)行時(shí)消耗的能量。本文把C語(yǔ)言源程序按照四個(gè)基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和函數(shù)調(diào)用結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行能耗分析,并給出各自的能耗估算過(guò)程。然后在結(jié)合四種基本結(jié)構(gòu)的估算方法的基礎(chǔ)上匯總整合得到C語(yǔ)言應(yīng)用程序的能耗估算流程。最后,使用本文設(shè)計(jì)的基于時(shí)鐘周期的C語(yǔ)言源程序能耗估算方法對(duì)C語(yǔ)言的基本語(yǔ)句和應(yīng)用程序分別進(jìn)行能耗估算,并與通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得到的能耗值進(jìn)行對(duì)比分析,證明了本文方法的有效性和可行性。同時(shí)對(duì)一些常見(jiàn)的具有相同功能代碼不同的語(yǔ)句和算法進(jìn)行了分析,得到相同功能不同代碼的低功耗語(yǔ)句和算法,進(jìn)一步驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的能耗估算方法的可行性和實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：C語(yǔ)言 嵌入式軟件 能耗估算 源程序 時(shí)鐘周期
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP368.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文主要工作13-14
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)14-16
• 第2章 嵌入式系統(tǒng)能耗問(wèn)題綜述16-32
• 2.1 硬件能耗分析方法16-21
• 2.1.1 電路級(jí)能耗分析17-18
• 2.1.2 邏輯級(jí)能耗分析18-19
• 2.1.3 微結(jié)構(gòu)級(jí)能耗分析19-21
• 2.2 軟件能耗分析方法21-27
• 2.2.1 指令級(jí)能耗分析22-24
• 2.2.2 編譯級(jí)能耗分析24-25
• 2.2.3 源程序級(jí)能耗分析25-26
• 2.2.4 算法級(jí)能耗分析26
• 2.2.5 軟件結(jié)構(gòu)級(jí)能耗分析26-27
• 2.3 面向處理器的軟件能耗估算方法27-31
• 2.3.1 基于指令級(jí)模型的能耗估算分析28-29
• 2.3.2 基于體系結(jié)構(gòu)的能耗估算分析29-30
• 2.3.3 基于宏模型的能耗估算分析30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于時(shí)鐘周期的軟件能耗估算方法32-42
• 3.1 電路級(jí)能耗估算分析32-33
• 3.2 軟件能耗估算分析33-35
• 3.3 基于時(shí)鐘周期的軟件能耗估算35-41
• 3.3.1 基于時(shí)鐘周期的軟件能耗估算方法的研究35-39
• 3.3.2 基于時(shí)鐘周期的軟件能耗估算方法的設(shè)計(jì)39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 C語(yǔ)言程序主要結(jié)構(gòu)的能耗估算42-54
• 4.1 順序結(jié)構(gòu)的能耗估算42-43
• 4.2 選擇結(jié)構(gòu)的能耗估算43-44
• 4.3 循環(huán)結(jié)構(gòu)的能耗估算44-47
• 4.4 函數(shù)調(diào)用結(jié)構(gòu)的能耗估算47-49
• 4.5 應(yīng)用程序的能耗估算49-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第5章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析54-64
• 5.1 仿真工具簡(jiǎn)介54-56
• 5.2 C語(yǔ)言常用語(yǔ)句能耗的分析56-61
• 5.3 C語(yǔ)言應(yīng)用程序能耗的分析61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第6章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 論文總結(jié)64-65
• 6.2 論文展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70

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