[发明专利]一种嵌入式设备I/O接口的软件能耗统计方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及嵌入式软件功耗优化技术领域，尤其是涉及一种嵌入式设备I/O接口的软件能耗统计方法。

背景技术

目前在国家提倡“节能减排”的背景下，嵌入式系统的功耗是一个日益引起人们关注的热点问题，已受到各级政府部门和业内软/硬件开发商的高度重视。

嵌入式计算机系统(简称嵌入式系统)由嵌入式硬件和嵌入式软件组成，是典型的软件驱动执行的系统。硬件的电路活动“直接”导致了系统能耗的产生，软件的指令执行和数据存取等操作驱动了底层硬件(包括微处理器、总线、Cache、存储器和I/O接口等)的电路活动，“间接”导致了系统能耗的产生，因此，嵌入式软件是产生系统功耗的“主动”因素和“活跃”因素，这也是嵌入式软件功耗的本质含义。先前的许多研究表明，不同的汇编指令、源程序结构、软件算法和软件体系结构造成硬件不同的工作方式，从而进一步影响系统能耗。

开展嵌入式软件功耗的分析与优化等研究工作，功耗度量是一项基础性工作。嵌入式软件功耗的度量，一般包括两种方法：直接测量和仿真测量。直接测量方法存在软件和硬件开发相互牵制，硬件开发出来之前无法用电子仪器(如功率计)直接测量功耗，延误开发进度等弊端；软件仿真(或模拟)方法采用计算机软件仿真某一特定硬件系统的内部功能和功耗等外部特性，可灵活、方便地获得嵌入式软件的功耗值。

国际上对于嵌入式软件能耗统计模型的研究历史并不长，1994年Tiwari等人在文中首先提出了对软件能耗进行分析的基本概念，建立了基本的指令级能耗模型，并提出了指令电流的测试方法；Sinha测量了基于StrongARM SA-1100处理器的ARM指令集电流值，提出了软件能耗的统计方法；T.K.Tan在Sinha测得的指令电流值基础上，构建了基于StrongARMSA-1100处理器的指令级能耗模拟器EMSIM(Embedded StrongARM Energy Simulator)，并采用EMSIM对嵌入式软件能耗进行了分析工作；Li Tao等提出了对操作系统采用服务例程级功耗建模的思想，并具体分析了Embedded Linux操作系统50种服务例程的功耗-IPC关联模型；赵霞等通过模拟运行嵌入式操作系统和应用软件，利用微体系结构能耗模型估算单时钟周期指令能耗，提出基于软件功能结构的操作系统内核能耗估算模型。在上述能耗统计模型中，主要统计了软件执行时在处理器上产生的能耗，不足之处在于并未计算在I/O接口上产生的能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种嵌入式设备I/O接口的软件能耗统计方法。

本发明解决其技术难题所采用的技术方案的步骤如下：

1)根据嵌入式系统的硬件组成，嵌入式软件能耗可分为处理器(MPU)能耗、存储器能耗、I/O控制器能耗(如数据总线、UART控制器、LCD控制器、网卡控制器等)和其它硬件单元产生的能耗，即：

E_software＝E_mpu+E_mem+E_io+E_other

其中，E_software表示嵌入式软件能耗，E_mpu表示处理器能耗，E_mem表示存储器能耗，E_io表示I/O控制器能耗，E_other表示嵌入式系统主板上其它硬件单元的能耗，此部分能耗在软件执行时能耗值一般较小，可忽略不计；

2)在步骤1)公式中的E_io按照如下公式进行计算：