面向对象软件能耗模型与能耗评估环境研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文面向对象软件能耗模型与能耗评估环境研究姓名：熊悦申请学位级别：博士专业：计算机系统结构指导教师：龚育昌2003.5.1摘要方法将能耗评估的工作分散到ESWIP的设计者和重用者，从而减轻了重用者的能耗评估工作量。本文提出的基于统计方法的静态能耗评估策略使用回归分折方法对组件接口执行的虚拟指令次数进行评估。(5)设计和实现了一个系统级能耗评估和剖析框架。该框架为面向对象能耗模型的验证建立了基本的实验环境。通过在Bochs模拟器的基础上扩充了IA32处理器的指令级能耗模型和内存能耗模型，该框架实现了对软件在整个硬件系统上的能耗评估，并支持对任意代码段

2、的能耗和性能剖析。使用体系结构描述语言‘XP．ADL对框架的能耗模型进行配置。(61研究了基于Java字节码的虚拟指令集确定方法，提出了确定虚拟指令集的若干种策略，使用回归分析方法评估了虚拟指令的能耗，构建虚拟指令能耗评估模型，并通过具体实例比较和分析这些方法的优缺点。(7)设计和实现了一个面向对象能耗模型的定义和评估环境，以验证本文提出的理论和方法。该环境在系统级能耗评估和剖析框架的基础上，针对Java运行环境，跟踪对象在其生命期中的活动，剖析对象接收的事件次数，从而支持以对象为单位的能耗剖析。综上，本论文做出的主要贡献如下：(1)在国内外首次提出了嵌入式软件的面向对象

3、能耗模型的概念和具体描述，为嵌入式软件的高层能耗优化和ESWIP重用奠定了基础；(2)提出了一种基于面向对象能耗模型的ESWIP能耗快速评估方法。该方法准确高效的评估IP在硬件平台上的能耗，加快了设计空间的搜索速度，对缩短嵌入式系统TTM有重要意义：(3)提出了一种面向对象嵌入式软件设计方法学，强调软件设计的重用，可有效支持低能耗嵌入式软件的设计和开发。关键词：面向对象能耗模型、能耗评估环境、设计方法学、嵌入式系统AbstractEnergyconsumptionisbecomingoncofthecriticaldesignconstraintsinembeddedsy

4、stem．Ithasbeenrecognizedbyacademethatenergy—optimizeddesignofembeddedsoftwarecangreatlyreduceenergyconsumptionofoverallsystem，especiallywhentheoptimizationisprocessedinahighlevelofabstraction．Thistrendischangingthesystem—leveldesignmethodologyofembeddedsystem．Highlevelenergy-optimizeddesi

5、gnmethodologyofembeddedsoftwaremustfacilitatethereuseofembeddedsoftwareIP(ESWIP)inordertoreducetime—to—market，aswellassupportingtheenergy／performanceoptimizationwiththehelpofvariousenergymodels．Thethesis2presentsanobject—orientedenergymodelforenergyestimationofESW驴intheresearchareaoflowen

6、ergyembeddedsoftwaredesign．Anembeddedsoftwaredesignmethodologybasedonthisenergymodelisalsoproposed．Themethodologyeffectivelyfacilitatesanenergy—optimizeddesignofembeddedsoftware．Indetail，thethesisfocusesonthefollowingtopics：(1)Alowenergydesignmethodologyofembeddedsoftwareispresentedontheb

7、asisofathoroughstudyonexistingembeddedsystemdesignmethetiologies．Themethodologyprovidesadesignflowsupportingsemi—automaticenergyoptimizationandsoftwaredesignreuse．Ittradeofftheenergyestimationaccuracyandspeedbyestimationtheenergyinvariousdesignlevelsof曲stractionwith