[发明专利]一种基于马尔科夫链的构件化嵌入式软件能耗估算模型

说明书

所属技术领域

本发明涉及嵌入式软件能耗估算技术领域，尤其是涉及一种针对能耗相关的构件化嵌入式软件估算模型-基于马尔科夫链的构件化嵌入式软件能耗估算模型。

背景技术

目前在全球倡导“低碳经济”的背景下，嵌入式系统的能耗是一个日益引起人们关注的热点问题，成为嵌入式系统设计的重要考量因素。

能耗优化可以在各个层次上展开，越高的设计层次所提供的节能空间越大，设计效率也越高。嵌入式系统的能耗优化先期主要集中在硬件层，包括材料级、工艺级、电路级、门级、RTL级、算法级以及微结构级等层次。随着微电子技术的不断发展，各种底层先进硬件能耗优化技术的出现和应用，使得高层软件方面的功耗优化技术逐步成为控制系统功耗的重要手段。目前，软件层的能耗优化技术可分为源程序结构级、算法级和软件体系结构级三个层次。

对嵌入式软件功耗的研究已经成为嵌入式研究领域的研究者所关注的焦点，但上述大多数研究仍然停留在指令级、源程序结构级和算法级的能耗分析与估算上，对更高层次的体系结构级的能耗分析与估算的研究还较少。

本发明对软件体系结构级软件能耗估算模型进行研究，着眼于构件化的嵌入式软件，从基于状态的角度出发，将嵌入式软件系统的运行过程视为一个状态的集合，提出了一种基于马尔科夫链的嵌入式软件能耗估算模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于马尔科夫链的构件化嵌入式软件能耗估算模型。

本发明解决其技术难题所采用的技术方案的步骤如下：

1)为了克服主观判断造成软件状态转移概率准确性低的弊端，对常用的软件体系结构风格进行分类，确定不同风格下软件状态转移概率，生成软件状态转移概率矩阵，不同风格下软件状态转移概率的计算方法如下：

●在管道和过滤器的体系结构风格中，过滤器构件通过管道联系，若过滤器构件连接的后向过滤器只有一个，则过滤器构件向相应管道的转移概率为1；若后向过滤器数量为n，则过滤器构件向相应管道的转移概率为1/n。

●在仓库风格和黑板风格的体系结构风格中，知识源构件向控制单元构件的状态转移概率为1，控制单元构件向中央数据处理单元构件的状态转移概率为1/2，控制单元构件向知识源构件的状态转移概率为1/2n，其中n为知识源构件数量。

●在分层系统的体系结构风格中，客户构件提出需求，由于客户构件本身不具备服务处理能力，只能交给第一层服务构件进行处理，状态转移概率为1，第n层服务构件向n-1层服务构件状态转移概率为n-1/n，向客户构件的状态转移概率为1/n。同样，第n-1层服务构件向n-2层服务构件状态转移概率为n-2/n-1，向第n层服务构件的状态转移概率为1/n-1。

●在C/S和B/S风格的体系结构中，客户端向服务器端的状态转移概率为1，设客户端服务器端交互时间为Δt₁，服务器端运行服务时间为Δt₂，则服务器端向客户端的状态转移概率为服务器端向自身的状态转移概率为

2)若软件状态转移概率矩阵为非正规概率矩阵，将非正规概率矩阵调整为正规概率矩阵，调整的步骤如下：

●将矩阵中的第一个零元素替换为构件化嵌入式软件能耗要求精度内的最小正数值，如软件能耗最小精度要求为小数点后4位，则可以将状态转移概率矩阵中的0替换为0.0001。

●判断调整后矩阵是否为非正规概率矩阵，不是则转到步骤1，是则转到步骤3。

●输出调整后矩阵。

3)根据测量得到的构件平均能耗值，估算软件平均能耗值，估算公式如下：