嵌入式系統低功耗軟件技術(shù)分析論文

　　摘要：嵌入式系統分析的時(shí)候，最重要和最關(guān)鍵的就是功耗問(wèn)題，想要保證有效降低功耗，應該從系統角度來(lái)分析嵌入式系統問(wèn)題，低功耗嵌入式系統不但需要硬件設備的保證，也需要系統軟件技術(shù)的支持，合理優(yōu)化配合系統軟件和硬件技術(shù)，才能達到真正降低嵌入式系統功耗的目的，本文主要分析了嵌入式系統低功耗軟件技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：嵌入式系統；低功耗；軟件技術(shù)

　　一、嵌入式系統功耗問(wèn)題概述

　　目前，不斷發(fā)展計算機技術(shù)，開(kāi)始廣泛應用嵌入式系統，越來(lái)越高要求系統功耗問(wèn)題。在嵌入式系統中應用電池供電的便攜設備，因為是有限的電池存儲量，不能持續為設備提供電量。一般來(lái)說(shuō)，為了能夠具備比較高性能，需要合理安置高性能CPU，依據實(shí)際運行規范，適當提高外圍設備數量，會(huì )降低系統功耗，衡量嵌入式系統性能的關(guān)鍵就是低耗能，為了能夠具備最平衡的高耗能和高性能需求，在符合系統實(shí)際運行性能要求基礎上，盡可能降低系統耗能，從而確�？梢蚤L(cháng)期運行系統，從軟件和硬件兩方面分析系統節能問(wèn)題[1]。

　　二、嵌入式系統低功耗軟件技術(shù)設計

　�。ㄒ唬�應用軟件編寫(xiě)的節能設計。

　　第一，中斷替代系統中查詢(xún)。系統簡(jiǎn)單應用中，不管應用哪種程序方式都不會(huì )出現很大差異，差別大的就是消耗功率。中斷方式處理系統中，中央處理器可以不做任何事，或者能夠直接進(jìn)入到等待或停止模式；如果是查詢(xún)形式，需要中央處理器不斷訪(fǎng)問(wèn)I/O寄存器，出現額外功率。第二，代替子程序。設計人員都知道，相比較讀RAM來(lái)說(shuō)，讀Flash消耗功耗比較小，因此，在設計CPU的時(shí)候，RAM會(huì )展現低功耗性能，但是僅僅只能一次調用子程序，子程序進(jìn)入到CPU以后，會(huì )暫時(shí)存儲中央處理器寄存器，離開(kāi)系統的時(shí)候，CPU會(huì )彈出寄存器，此時(shí)至少需多次操作RAM，因此，設計人員在設計程序系統的時(shí)候，利用宏來(lái)代替子程序來(lái)。設計中是在子程序、還是宏上調用系統沒(méi)有很大區別，但是編譯的時(shí)候會(huì )依據中央處理器進(jìn)行實(shí)施，避免調用子程序，但是最重要的就是增加代碼數量，上述方式可以適當降低系統功耗[2]。

　�。ǘ�）應用程序編譯的節能設計。

　　第一，降低冗余代碼。處理器處理系統時(shí)候消耗30%能量就是cache消耗的能量，此外，如果不能命中cache的時(shí)候，會(huì )交換內容，所以，外部總線(xiàn)被驅動(dòng)的過(guò)程中會(huì )增加能量，編譯程序的時(shí)候適當降低冗余代碼，會(huì )極大程度降低cache活動(dòng)，以便于達到降低系統功耗的目的。第二，優(yōu)化I/O功耗技術(shù)。系統中比重中，驅動(dòng)I/O端口需要的能量在整個(gè)系統中具備極大比重，因此，為了能夠降低系統耗能量，應該適當降低應用驅動(dòng)I/O端口次數，也就是依據編碼設計技術(shù)來(lái)不斷降低和壓縮I/O數據，從而達到降低I/O頻率的目的。優(yōu)化和分析應用程序存儲局部性訪(fǎng)問(wèn)性能和交換總線(xiàn)地址活動(dòng)性質(zhì)的時(shí)候合理應用編譯器，從而達到編譯編碼的目的，此外，還需要系統硬件具備一定解碼作用。在分析系統程序的過(guò)程中，不斷優(yōu)化局部高頻數據性能，從而降低操作訪(fǎng)問(wèn)系統頻率和次數，不僅可以降低系統功耗，還能為系統運行提供能量。

　�。ㄈ�）硬件低功耗節能技術(shù)。

　　第一，DPM。動(dòng)態(tài)管電源管理（DynamicPowerManagement）可以依據嵌入式系統實(shí)際運行情況來(lái)適當關(guān)閉不需要的系統設備，如，硬盤(pán)或者顯示器等，第二，依據系統運行實(shí)際負載來(lái)合理調整總線(xiàn)頻率和中央處理器波率。目前，已經(jīng)具備完全智能化的管理動(dòng)態(tài)電源方式，在沒(méi)有人為原因接入和干擾的前提下，能夠快速轉換系統運行速度，一般每秒能夠實(shí)施幾百次，從而能夠達到節能的作用。第三，APM。高級電源管理（advancedPowerManagement）主要就是用來(lái)為系統提供BISO管理電源機制，在開(kāi)發(fā)系統的時(shí)候適當把硬件編程接口加入BISO中，能夠成為溝通操作系統和主辦的重要樞紐，建立APM-BISO，上述方式能夠依據實(shí)際情況來(lái)有效合理調整系統自身硬件耗能[3]。

　　結語(yǔ)

　　總之，由于不斷發(fā)展微電子技術(shù)，嵌入式系統開(kāi)發(fā)中低耗能成為重要問(wèn)題，從應用程序編譯的節能設計、硬件低功耗節能技術(shù)、應用軟件編寫(xiě)的節能設計三方面分析優(yōu)化系統功耗問(wèn)題，盡可能降低系統功耗。

　　參考文獻

　　[1]劉露,李小進(jìn),張宏等.基于訪(fǎng)存特性的嵌入式移動(dòng)設備軟件低功耗優(yōu)化方法[J].計算機應用研究,2014(11):3392-3396.

　　[2]宋彥,郭兵,沈艷等.嵌入式系統低功耗的軟件實(shí)現方案[J].單片機與嵌入式系統應用,2011,11(9):4-7.

　　[3]王奇,徐文韌,唐克等.嵌入式系統的軟件低功耗技術(shù)實(shí)現策略[J].艦船電子工程,2013,33(3):74-76.

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