處理器全方位能耗測量的實現(xiàn)
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EnergyBench提供若干工具，這些工具可容易低與經(jīng)濟實用的硬件結(jié)合使用，以便使用E EM B C開發(fā)的標準方法測量典型功耗。不過，除了處理器之外，具體芯片設(shè)計和集成到芯片內(nèi)部的外圍模塊也是影響芯片功耗的重要因素。雖然許多芯片供應(yīng)商都會在產(chǎn)品的datasheet中提供功耗參數(shù)，但是這些參數(shù)往往是不具可比性的。當設(shè)計者試圖對集成到SoC中的不同處理器進行對比時，如果想要弄清楚處理器的真實功耗是怎樣的，將會變得非常困難。這是因為，供應(yīng)商經(jīng)常使用典型功耗參數(shù)來描述他們的處理器，卻很少表明進行這些測量時處理器的工作負載，而這將是決定能量和功率參數(shù)的關(guān)鍵因素。
許多嵌入式ARM 處理器的系統(tǒng)都是采用電池供電的方式。因此，ARM 被公認為是處理器領(lǐng)域的“低功率領(lǐng)導(dǎo)者”。
然而系統(tǒng)的功耗不僅僅取決于處理器，此外，具體芯片設(shè)計和集成到芯片內(nèi)部的外圍模塊也將影響片上能量的消耗。
雖然許多芯片供應(yīng)商都會在產(chǎn)品的datasheet中提供功耗參數(shù)，但是這些參數(shù)往往是不具可比性的。這是因為，供應(yīng)商經(jīng)常使用典型功耗參數(shù)來描述他們的處理器，卻很少表明進行這些測量時處理器的工作負載。
以前業(yè)界通常將關(guān)注的焦點放在處理器的性能方面，但是隨著E EM B C等組織開發(fā)出各種測試基準(諸如面向汽車、消費電子和網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用領(lǐng)域的基準測試)，我們可以更清楚的了解處理器內(nèi)部的真實情況。隨著功耗問題正逐漸嵌入式應(yīng)用中的關(guān)注焦點，因此在評價處理器時，必須將功耗作為與性能參數(shù)同等重要的指標。其最終目標是幫助系統(tǒng)設(shè)計人員在便攜式應(yīng)用中得到性能和功率間的最佳平衡。
EEMBC實現(xiàn)此目標的方法是開發(fā)基準軟件實用工具Energy B ench，它可以在處理器實際工作負載時提供有關(guān)能量消耗的真實數(shù)據(jù)。設(shè)計人員可同時使用EnergyBench和EEMBC性能基準，以比較不同處理器在執(zhí)行一系列標準化應(yīng)用任務(wù)時的能量消耗效率。在使用EnergyBench查看單個設(shè)備的功耗時，顯然不存在所謂的“典型功率”，因為運行不同的E EM B C基準時，其平均功率有很大的變化。EnergyBench不能反映處理器的典型功率，但通過它可以在特定性能級別上得到某些特定算法或應(yīng)用的典型功耗值。
使用美國國家儀器公司(National Instruments)的LabVIEW平臺和數(shù)據(jù)采集(DAQ)卡，EEMBC已成功實現(xiàn) EnergyBench。DAQ卡可提供多個差分測量通道，它們允許同時對多個電源輸入進行功耗測量(每次測量都需要捕獲電壓和電流)和一個觸發(fā)器通道。任何A R M處理器或使用評估板或自己硬件平臺的供應(yīng)商，只需修改其板級電路以實現(xiàn)電源輸入線的可測量和添加分流電阻器。
EnergyBench就可以使用DAQ卡對電壓和觸發(fā)器通道進行采樣并將所有采樣結(jié)果寫入文件。靈活的觸發(fā)機制可實現(xiàn)性能基準測試與功率測量的同步進行。這確保了測量所得的代表的是基準代碼運行時的功耗，而不包括基準初始化或保留記錄階段中的功耗。
在運行基準測試和功耗采樣時，必須確保結(jié)果的可靠性、可重復(fù)性和一致性，這對該標準的普及顯得尤其重要。EnergyBench通過多種方法來確保這些目標的實現(xiàn)：
1. 可靠性：
通常情況下，為獲得精確的統(tǒng)計結(jié)果，必須以2 X N y q u i s t頻率或更高頻率進行采樣，或者在隨機點上采樣。
EnergyBench采樣模塊接受將采樣頻率作為輸入，然后必須使用不同的采樣頻率多次調(diào)用模塊。基準運行期間使用未混淆頻率進行多次采樣所生成的采樣點可避免與基準執(zhí)行產(chǎn)生任何共振。換句話說，假設(shè)每個基準的重復(fù)測試大致上都發(fā)生在周期性的間隔內(nèi)，使用未與周期混淆的頻率可確保在每次重復(fù)中進行偽隨機點采樣。該方法易于實現(xiàn)，并可保證統(tǒng)計結(jié)果的精確性。使用這種靈活的方法可輕松檢測與基準周期混淆的頻率，因為這將在其中一個采樣頻率中導(dǎo)致不同的結(jié)果。如果檢測到這種情況，會選擇一組新的未混淆頻率并進行測試，直至得到有效結(jié)果。
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