文档介绍：东南大学
博士学位论文
嵌入式系统动态低功耗设计策略的研究
姓名:卜爱国
申请学位级别:博士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:时龙兴
20060629
摘要着一个新的挑战一降低系统的功耗。嵌入式系统的功耗可以在静态和动态两个技术范畴内来降低,关键词嵌入式系统设计者在以往设计过程中,通常只考虑到系统的稳定性、实时性等,但现在却面其中静态设计技术是降低功耗的主要手段,然而随着系统功能增强和集成度的提高,静态技术已经珼街种髁技术。本论文在对虳进行分析研究的基础上,提出了多种不同类型的动态低功耗策略,以应超时策略,该策略通过引入电池因素,在进一步降低系统功耗的同时扩展了允视Χ韵蟮姆げ獠呗裕貌呗酝ü怕世疵枋錾璞感形#芄惶岣咴げ庹仿剩佣锏较低彻耗与性能之间的优化平衡。另外,通过分析发现传统呗越鼋鼋⒃诙阅勘晟璞溉挝袂肭蠼,其通过对任务请求源进行划分以及系统级建模,能够提供功耗管理单元更多有关将来的设备请求信息,从而更有效的降低系统功耗。最优化的动态电压调节模型为了将隓进行有效的结合,本文基于疎P鸵约叭挝裰刈樵恚攵由瞬态任务和周期性任务所组成的系统设计了一种电压调节策略论文最后对研究成果进行总结,概述了嵌入式系统低功耗领域的其他研究方向,同时对未来的研究思路进行了展望。不能完全满足系统对功耗的要求,最近的研究都集中于动态的低功耗设计技术,即动态电源管理,和动态电压调节使所采用的设计策略能够适用于不同的应用环境。际踅档拖低彻牡闹饕0旆ㄊ歉莨ぷ鞲涸氐谋浠炊谢荒勘晟璞腹ぷ髂J健1疚利用电池使用过程中所具有的非理想特性,提出了自适畴。针对P偷娜毕荩疚奶岢隽薖观测的基础上,并没有利用操作系统的额外信息,为此本文在任务层次提出了一种在线设备调度策略对于嵌入式实时系统,蛭薹闶凳毙缘囊G蠖岩允视茫珼技术则能够很好的解决此类系统中性能与功耗的要求。本文在理论证明的基础上提出了一种针对瞬态任务组实现系统能耗及其次优化模型,实验结果表明这两种模型在保证任务实时性的同时能够显著降低系统功耗。。实验结果表明,呗栽诼闳挝窠刂蛊谙薜耐保哂斜纫话鉊更好的省电性能。嵌入式系统低功耗设计动态电源管理动态电压调节摘要
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扯一出’~虢阿⋯飘尘彩·歹。,东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明研究生签名:的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并期:本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办理。东南大学博士学位论文
和考虑的重点,但是现在对系统设计者来说,又产生了一个新的挑战一降低系统的能量消耗,其论第一章绪嵌入式系统低功耗设计策略研究的必要性和可能性嵌入式系统低功耗设计策略研究的必要性嵌入式系统是多个设备或者对象的组合,其在一定的限制条件下相互作用可产生特定的功能。现在已经出现了许多测试标准来对嵌入式系统的整体设计质量进行评估,如系统性能、稳定性、能耗、设计和生产费用等,其中系统的能耗问题在最近几年已经逐渐成为一个重要的设计考虑因素。能量的高效使用除了能够降低系统操作代价绲缒芟和减小环境影响绶涓扇拧⑸音猓匝映な殖稚璞钢械牡绯厥倜此狄彩欠浅S斜匾5摹NA嗽谙低承阅艿玫轿さ耐苯低系统能耗,需要同时对硬件和软件进行设计的优化;而嵌入式系统的组成特点和应用特性也为能耗降低带来了可能性。.系统能耗已经逐渐成为嵌入式系统设计过程中的一个重要研究点,其重要性随着手持设备的普及而越来越突出。嵌入式系统设计者在以往设计过程中,系统的稳定性、实时性、安全性等是设计必要性体现在以下几个方面:◆现在越来越多的手持设备系统利用电池供电,而电池容量相对有限,因此有必要通过降低功耗来延长系统的可持续使用时问痩:半导体工业的迅速发展使得系统集成度和时钟频率得到了显著提高,但器件运算能力爆发性增加的同时也导致了系统的功耗急剧上升,这将带来热量释放的问题,而且也给设备的封装费用带来影响【。我们可以通过系统功耗的降低来减小整个系统的设计和生产成本;电池技术的发展速度严重滞后于系统能耗需求的增长速度:在最近年中电池容量只增长了到叮谙嗤氖奔浞段谑諭怂隳芰康脑龀と闯个数量级【”。采用系统功耗降低技术可以弥