41、嵌入式系统的评估与验证

嵌入式系统的评估与验证

1. 功率模型

在嵌入式系统设计中，功率模型的构建十分关键。Steinke等人提出的能量模型，是基于对真实硬件的精确测量，涵盖了处理器和内存的能耗。该模型已被集成到多特蒙德工业大学开发的能量感知编译器encc中。

对于缓存的能耗计算，可以使用CACTI工具。而Wattch功率估算工具则能在架构层面估算微处理器系统的功耗，无需电路或布局层面的详细信息。此外，还有一些商业工具也可用于功率估算，功率估算常用于功率管理算法。

不过，在设计空间探索阶段，由于实际硬件通常不可用，所得到的功率模型可能不够精确。

2. 热模型

随着嵌入式系统性能的提升，组件在运行过程中发热的可能性增加。过高的温度会严重影响组件的可用性，甚至可能导致其他系统损坏、引发火灾，或者使嵌入式系统自身失效。即使没有立即失效，也可能会缩短系统的使用寿命。

嵌入式系统的热行为与电能转化为热能密切相关，因此热模型通常与能量模型相关联。热模型基于物理定律，其中热传导率是热建模中关键的物理量。热传导率反映了在特定材料制成的面积为A、厚度为L的平板两侧温差为1开尔文时的热传递量。热传导率的倒数称为热阻，对于紧密接触的堆叠平板，其有效总热阻等于各个热阻之和，这与电路网络中电阻的计算方式类似。同时，存储热量的质量类似于电路网络中的电容。因此，热建模通常使用等效电路模型，并采用求解电路网络方程的成熟技术。

以下是一些热建模工具：
- HotSpot：可与功率模拟器（如Wattch）集成，还能与SimpleScalar功能模拟器进行接口。
- 热模型的验证需要精确的温度测量。

3. 风险与可靠