[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

摘要

本发明着眼于构件化嵌入式软件，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。首先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，然后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，最后根据测量得到的构件平均能耗值，估算嵌入式软件的平均能耗，并通过实验验证了该模型的有效性。

主权项

1.一种基于马尔科夫链的构件化嵌入式软件能耗估算模型，其特征在于建立该模型的步骤如下：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，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：N‾=UN=U1U2...Ui×N1N2...Ni]]>其中，N_i为构件的平均能耗值，U为状态转移概率矩阵的固定概率向量，为软件的平均能耗估算值。