嵌入式系统的性能优化设计讲解.ppt

嵌入式系统的低功耗设计;内容;8.1 低功耗设计概述;8.1.1 嵌入式低功耗的重要性;电池容量不遵循摩尔定律增长;8.1.2 嵌入式系统的功耗组成;8.1.3 CMOS电路的基本功耗模型;8.2 功耗控制技术;8.2.1 系统设计的低功耗考虑;8.2.1.1 待机模式的设计;8.2.1.2 卸载计算密集任务到专用硬件;8.2.1.3 动态电源管理(Dynamic Power Management);8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.3 动态电源管理;8.2.1.4 动态电压/频率调整(Dynamic Voltage/Frequency Scaling);8.2.1.4 动态电压/频率调整;8.2.1.4 动态电压/频率调整;8.2.1.4 动态电压/频率调整;8.2.1.5 时钟门控(Clock Gating)技术;为实现此技术，要求每个模块——又称功能单元块（Functional Unit Block，FUB）——都包含有时钟门逻辑电路，也就是说，???实现时钟树的裁剪必须有附加逻辑部件来保证。 时钟门控有几种实现形式。一种是通过软件的手工时钟门控，此方法中，由驱动来开启或关闭指定空闲控制器所使用的不同时钟。另一种是自动时钟门控，此方法中，硬件能被告知或自己检测到是否有工作在做，然后如果指定时钟不再需要的话则关闭它。这些模式互相影响、融合。例如，一个内部桥或总线可能会使用自动门控，这样它始终被门控关闭着，直到处理器或DMA引擎需要使用它才结束。而总线上的外围设备如果在软件上没有使用到的话，则可能被驱动程序中的门控相关代码关闭。;8.2.2 软件的考虑;8.2.2 软件的考虑;8.2.2 软件的考虑;8.2.2 软件的考虑;8.2.2 软件的考虑;8.2.2 软件的考虑;8.2.2 软件的考虑;8.2.2 软件的考虑;8.2.2 软件的考虑;此外电源管理中存在一些潜在的可能会影响软件行为的因素，如设备电池低于特定阈值时转入关闭状态，以及自动休眠等。应用设计时也应考虑这些电源管理事件带来的环境变化，重视这些因素给运行可能带来的影响，做出相应的应对，这就达到某种电源管理感知的效果。例如，应用正在进行耗时的运算（如冗长的浮点运算、查询循环系统、复杂的图形重现等），就可能被这些电源管理事件所中断或暂停，作为应对措施之一是需要及时地保存现场，在环境允许时，及时从中断状态中恢复。 此外还可以针对电源进行某种防御性编程。如提前考虑到用户将会启动的任务（例如，播放电影）。提前确定是否有足够的电池电量来完成该任务，并且如果根据电池电量的当前状态不能成功完成，则要在任务启动时向用户报警。 程序通过多种可能的方式开来读取电源的状态，来决定程序应该采取的行动。;8.2.3 硬件的设计;8.2.3 硬件的设计;8.3 Moblin的功耗控制技术;8.3 Moblin的功耗控制技术;采用Tickless Idle技术后，Linux内核将是一个没有空循环的内核。这时内核仍然会记录时间，但采用了不同的方式，不再频繁地检查是否有工作需要完成，当知道有工作需要完成后，内核会调度硬件发出中断请求。Tickless Idle技术在节能方面还有另一个间接好处：可以更好地利用虚拟技术，意味着虚拟软件不会被过多地、不必要地中断。 无滴答空闲技术为出色的功耗节省提供了所必需的内核基础，但是还需要应用程序的配合。应用程序如果没有遵循低功耗设计的原则，写得很糟糕或使用错误的行为，这样可能会轻易地挥霍掉无滴答空闲技术换来的功耗节省。;8.3 Moblin的功耗控制技术;;8.3 Moblin的功耗控制技术;PPM主要拥有4个组件： 策略定义文件 PPM的每种策略都定义为一个文件，这样便于切换，也便于用户自定义策略。 策略和层次分析和解释器 策略和层次分析和解释器，又称宏策略引擎（Macro Policy Engine），负责读取配置数据库中的数据，接收来自DBus的策略请求，运用其内部的策略请求逻辑，将其转换为微策略引擎的命令并交给它来执行。 微策略引擎（Micro Policy Engine） 微策略引擎负责管理具体硬件设备，它把每一个操作实体，如处理器、网络、总线、显示器等，都当作一个组件来管理，这样方便添加和删除硬件设备。且事件通过串来传递，这样为每个组件提供了最大的灵活性。 DBus服务 DBus是PPM工作的基础服务，应用、智能体（Agent）和PPM GUI都需要通过DBus来与PPM的通信。此外，微策略引擎底层的实现要依