27、嵌入式系统的能量、功率与热模型解析

嵌入式系统的能量、功率与热模型解析

1. 能量与功率模型

能量与功率模型在评估嵌入式系统性能方面起着关键作用，不同的组件和场景有不同的能量模型。
- 内存能量模型 ：缓存和其他内存的能耗可以使用CACTI进行计算。CACTI假设内存具有抽象布局，从中提取电容，并据此计算访问时间、周期时间、面积、泄漏和动态功耗。当前（2020年），CACTI的最新版本是6.5，可从http://www.hpl.hp.com/research/cacti/获取。最近的增强功能包括对互连的详细建模和非均匀内存访问的建模，还包括了发射机和感测放大器的模型，并且可以指定使用的架构和技术参数。
- 指令能量模型 ：Tiwari提出的功率模型包含基成本和指令间成本。基成本是指当无限序列的同一指令执行时，每条指令执行所消耗的能量，通过运行由120条相同指令和一个返回序列开头的分支组成的程序来计算。指令间成本模拟了指令改变时处理器额外消耗的能量，例如由于功能单元的开关操作。该模型适用于无缓存缺失的程序，缓存缺失的影响需要根据缓存缺失率和内存访问能量来添加，而内存能量取决于访问的地址，只能在程序执行期间动态确定。该模型已应用于Intel 486 DX2和Fujitsu SPARClite 934两个实际系统，并通过测量电流进行校准。
- 功能处理器单元能量模型 ：Wattch功率估计工具在架构级别估计微处理器系统的功耗。它使用SimpleScalar模拟器来模拟处理器，SimpleScalar可以尽可能精确地对处理器进行建模。Wattch基于微处理器中不同组件能耗的详细信息，在运行时，SimpleScalar跟踪