低功耗嵌入式系统的性能与功耗研究

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1、复旦大学硕士学位论文低功耗嵌入式系统的性能与功耗研究姓名：肖斌申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：涂时亮20070525论文独创性声明本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。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。作者签名：越论文使用授权声明日期：Ⅵ7，f吩本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其

2、它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名：商々氖导师签名：日期：w呵．‘·{仁摘要近年来，处理器的性能依然遵循摩尔定律不断提高，功耗也随之增加。各类便携智能终端和移动通讯设备迅速普及，人们对移动计算的要求越来越高。这些移动计算设备通常采用电池作为重要的电力来源，而电池技术近年来没有重大突破。如何降低功耗，以便在有限的体积、重量等设计约束下，实现移动计算设备高性能，长使用时间的设计目标，成为众多系统设计者研究的重点。本文对嵌入式系统的功耗和性能进行了综合研究，首先对嵌入式系统的功耗问题进行了介绍；然后介绍了功耗的基本知识，对目前国内外对功耗问题的研究

3、现状按照逻辑设计级，架构设计级和操作系统级进行分析和概括；进而在体系架构层次，提出了一种基于高频值的可重构数据Cache设计，一方面对数据局部性进行优化，一方面对高频值数据进行优化，以实现性能和功耗的平衡，并在模拟器上进行了实现和验证；在操作系统层次，在XScale的电源管理系统的基础上，进行了分析，对其动态电源管理算法提出了内存访问模型，动态采样等改进；最后总结全文，对嵌入式系统的功耗和性能研究进行总结和展望。关键字：低功耗、可重构、高频值、数据Cache、动态电源管理、内存访问模型中图分类号：TP316；TP36复q大学硕上学位论文ABSTRACTInthere

4、centpast,microprocessor’Sspeedstilldoubleseveryoneandhalfyear,followingtheMoorLaw．Meanwhile，theprocessor’Spoweroomsu【ptionemerges．Moreandmoreportablesmartdeviceandmobilecommunicationproductsarriveinmarket．Themobilecomputationentersaspreadingperiod．MobiledeviceusuallyUSeSbatteryasitspow

5、ersupplier．ButbatterytechnologydoesnotbreakthroughSOquicklikesemiconductor．SoPowerconsumptionbecomesamajorfactorthatlimitstheperformanceofcomputers，especiallytheembeddedsystems．Thus，howtoimplementeffectivelower-powerembeddedsystemshasbecomeahotanddifficultproblemwhichmanysystemdesigner

6、saretryingtoresovle．Therestofthisthesisisorganizedasfollows．First,wegiveabroadoverviewofthechallengesfrompowerproblemsandthelower-powerdesign／evaluationtechniques．Second,wein仃oduceofsomebasicknowledgesofpowerconsumption,thensummarizethetechnology．oflow-powerdesigninto3level：circuitandl

7、ogiclevel，archteeturelevel，andoperatingsystemlevel．Third，weproposeapower-efficentdataCachedesigninarchtecturelevel．ThisCacheisre-eonfigurable，andmakesfulluseoflocalityandfrequentvaluelocality．Forth,weanalysethepowermanagementOilPXAXScaleprocessor,andwedescribeseveralinnovativemethods