[发明专利]一种面向嵌入式系统的全系统能耗模拟方法及系统

权利要求书

1.一种面向嵌入式系统的全系统能耗模拟方法，其特征在于，包含以下步骤：

A.配置目标嵌入式系统的系统部件信息；

B.外部设备能耗模拟器模拟执行操作系统和应用程序，每次模拟执行一条指令，并获取当前运行进程的进程名和进程ID；获取运行时的指令流信息，并通过消息队列将指令流信息发送到处理器能耗模拟器；在系统模拟器的模拟系统部件功能的函数中，根据当前执行的操作部件的指令的功能，更新相关系统部件的功耗状态；根据系统部件的当前状态或者操作特征，模拟除处理器和内存外的其他系统部件的能耗；将进程名和进程ID、指令-地址，所模拟的系统部件能耗及操作的时钟周期数，通过消息队列发送给全系统能耗合成模块；

C.处理器能耗模拟器根据指令流信息，根据处理器设计工艺参数和频率、电压等参数模拟处理器能耗；根据处理器访问内存的操作，内存数据访问量，以及内存参数模拟内存能耗；

D.全系统能耗合成模块接收处理器、内存和系统部件能耗，将时钟周期能耗映射为指令能耗，累计进程ID或进程名对应的程序所有指令执行期间的各个周期的能耗，作为该进程在执行过程中的全系统能耗；

E.分析能耗模拟结果并显示。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中所述的系统部件包括：处理器，内存，IO控制器，LCD、FLASH存储、网络设备；所述的系统部件信息是指系统部件的结构、性能及功耗信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述系统部件可配置的信息如下：

-嵌入式处理器信息，包括：体系结构信息和功耗信息；

-内存信息，包括：内存的结构信息、性能信息和功耗信息；

-IO控制器功耗信息，指IO控制器在各个功耗状态下的功耗；

-LCD功耗信息，包括LCD显示的功耗以及LCD在各个背光亮度级别下的功耗；

-FLASH信息，包括FLASH的性能信息和功耗信息；

-网络设备信息，包括网络设备性能信息和功耗信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B的实现方法为：

B1.模拟执行操作系统和应用程序，每次模拟执行一条指令；

B2.获取运行时指令流信息，通过消息队列将指令流信息发送到处理器能耗模拟器；所述的指令流信息包括指令机器码、指令地址、指令访存地址、指令所属进程信息；

B3.系统模拟器的模拟系统部件功能的函数中，根据当前执行的操作部件的指令的功能，更新相关系统部件的功耗状态；

B4.在系统模拟器模拟执行当前指令时，根据系统部件的当前状态或者操作特征，模拟IO控制器、LCD、FLASH存储、网络设备等系统部件周期能耗；

B5.将进程名和进程PID、指令-地址、及所模拟的系统部件能耗，通过消息队列发送给全系统能耗合成模块。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C的实现步骤为：

C1.模拟程序在处理器的执行，并根据处理器设计工艺参数和频率、电压等参数模拟处理器能耗；

C2.根据处理器访问内存的操作，内存数据访问量，以及内存参数模拟内存能耗。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤C1的实现方法为：

1)分析配置文件，获取处理器设计工艺参数、电压、频率及各个体系结构部件的结构信息，获取内存访问时间、内存在各种状态下的功耗等内存配置信息；

2)根据处理器设计工艺配置，选择相应的设计工艺晶体管参数，并根据处理器的电压和频率配置来设置电压和频率，初始化具有多个可调频率的处理器能耗模型；

3)按照同步方法，从指令流消息队列获取指令码；

4)模拟执行流水线，识别动态调频DVS指令，并执行DVS功能；

5)在模拟流水线过程中，分析指令访问的体系结构部件的门电路翻转情况，按照部件的能耗模型计算被访问部件的有效电容；

6)周期结束时，累计各个体系结构部件的有效电容，作为处理器本周期的有效电容，并计算处理器本周期的能耗。