面向嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的低功耗技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的性能得到普遍提高、應(yīng)用需求逐漸增多、可靠性日益增強(qiáng)，同時(shí)嵌入式系統(tǒng)功耗也隨著增加，高功耗成為了制約嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重要原因。為了追求嵌入式系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功耗之間的最大平衡，低功耗研究越來(lái)越引起大家的關(guān)注與研究。綠色計(jì)算通過(guò)采用高效節(jié)能的CPU、服務(wù)器和外圍設(shè)備來(lái)充分合理使用各種資源，達(dá)到功耗降低的目標(biāo)。這種新型計(jì)算方式關(guān)系到計(jì)算機(jī)的很多因素，包括體系結(jié)構(gòu)、CPU、操作系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、編譯器等等，這些因

2、素都和能量消耗緊密關(guān)聯(lián)，研究過(guò)程也十分復(fù)雜。研究該課題的意義很大，在汽車(chē)電子領(lǐng)域，deCORE OS有著舉足輕重的地位，如果能把嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的功耗降低并且不影響工作性能，在整個(gè)嵌入式領(lǐng)域都是一大突破。
　　低功耗理論研究主要包括通過(guò)底層硬件低功耗技術(shù)、上層軟件設(shè)計(jì)低功耗技術(shù)等方面探討。應(yīng)用硬件方法降低嵌入式系統(tǒng)功耗的方法有減少漏流電流、調(diào)節(jié)操作系統(tǒng)的工作電壓和時(shí)鐘頻率、減少活動(dòng)切換因子和切換電容等技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)軟件低功耗技

3、術(shù)實(shí)現(xiàn)包括以下三種方法：源程序結(jié)構(gòu)級(jí)功耗優(yōu)化、算法級(jí)功耗優(yōu)化、軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)級(jí)功耗優(yōu)化。源程序結(jié)構(gòu)級(jí)功耗優(yōu)化包括優(yōu)化數(shù)據(jù)類(lèi)型、程序結(jié)構(gòu)重排、表達(dá)式優(yōu)化，算法級(jí)功耗優(yōu)化包括消除重復(fù)計(jì)算、改善數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、消除重復(fù)數(shù)據(jù)和壓縮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、算法選擇，軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)級(jí)功耗優(yōu)化包括構(gòu)件的合并與拆分、構(gòu)件的替換、軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的變換。本文在硬件方法和軟件方法降低功耗方面都有相應(yīng)的改進(jìn)和優(yōu)化，具體實(shí)現(xiàn)方法在正文中詳細(xì)介紹。
　　在研究嵌入式軟件低功耗

4、的同時(shí)，要將理論研究實(shí)施到具體的操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)板上，通過(guò)實(shí)際操作證明此研究確實(shí)降低了系統(tǒng)的功耗。本文是通過(guò)將deCORE OS移植到NUC951開(kāi)發(fā)板上，并且通過(guò)LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡的嵌入式能耗檢測(cè)方法測(cè)量操作系統(tǒng)優(yōu)化前后的功耗消耗變化。并且采用改變操作系統(tǒng)任務(wù)變量名的位數(shù)、變量類(lèi)型、循環(huán)語(yǔ)句等軟件優(yōu)化方式改善操作系統(tǒng)的功耗。deCORE OS包括操作系統(tǒng)（OS）、通信（COM）、網(wǎng)絡(luò)管理（NM）和deCORE OS實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言（OI