25、嵌入式系统的节能设计与多目标设计空间探索

嵌入式系统的节能设计与多目标设计空间探索

1. 节能设计框架

在嵌入式系统设计中，降低能耗同时保证性能是关键目标。有研究提出了一个统一的跨设计工具框架，为节能嵌入式系统的高效设计提供了有益环境。

1.1 编译器优化的影响

通过对比基本数学基准测试的两个版本，一个不使用编译器优化（-O0 选项），另一个使用编译器优化（-O3 选项），发现编译器优化能带来显著优势。如图 9 和图 10 所示，这组编译器优化对每次写访问的功耗影响显著，不仅平均每条指令的功耗降低，而且内存访问次数也减少。

优化选项	平均每条指令功耗	内存访问次数
-O0	高	多
-O3	低	少

编译器优化能减少能耗的原因主要有两点：一是指令数量和内存访问次数减少；二是数据相关性增加，使得每条指令的能耗降低。

1.2 统一框架的优势

这个统一框架能从设计流程的早期阶段就提供功耗信息，让设计师在考虑性能和功耗约束时做出决策，且计算开销不大。同时，该框架具有高度灵活性，可针对不同目标处理器进行缓存层次结构的功耗估计。

缓存功耗估计工具基于 GNU 跨设计工具的统一环境设计，其功耗估计基于分析功