嵌入式系统高能效软件技术及应用【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

嵌入式系统高能效软件技术及应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1引言1

1.2高能效软件技术的研究内容1

1.2.1高能效软件技术的含义1

1.2.2高能效软件技术的研究内容2

1.3高能效软件技术的研究进展3

1.4本书的研究内容及意义6

第2章 高能效软件技术基础8

2.1硬件基础8

2.1.1低功耗电路设计技术8

2.1.2器件级低功耗设计技术8

2.1.3移动设备的能耗特征9

2.1.4处理器的低功耗特性10

2.2运行时高能效软件技术12

2.2.1动态功耗管理12

2.2.2动态电压／频率调节14

2.3开发阶段的能耗优化与评估15

2.3.1编译优化16

2.3.2软件算法优化16

2.3.3软件体系结构优化17

2.3.4面向全系统的软件能耗估算17

第3章 电源管理建模18

3.1操作系统资源管理18

3.1.1被管理对象与管理活动18

3.1.2资源及其管理要素19

3.2电源管理的目标与权衡20

3.2.1电源管理目标的演化20

3.2.2电源管理的权衡21

3.3电源管理模型22

3.3.1可管理部件及其功耗状态机23

3.3.2工作负载及其资源需求24

3.3.3工作负载执行状态及系统事件25

3.3.4电源管理过程27

3.3.5模型的特点27

3.4可管理部件特性分析及决策原则28

3.4.1功耗可管理部件的特性及决策原则28

3.4.2电压可调节部件的特性及决策原则30

3.5工作负载的资源需求预测31

3.5.1工作负载的处理器需求31

3.5.2观测数据的时间序列分析32

3.5.3工作负载处理器需求的预测36

3.6小结39

第4章 基于交互场景的动态频率调节40

4.1交互嵌入式操作系统的用户交互特征41

4.1.1人机交互过程的时间特征41

4.1.2用户响应时间特征42

4.1.3系统响应过程43

4.2交互系统中的动态频率调节43

4.2.1场景及其处理器需求45

4.2.2场景执行模式及场景识别46

4.2.3处理器需求因子预测与处理器性能级别调节算法48

4.2.4交互任务的调度优先级调节49

4.3实验结果与分析49

4.3.1能耗评估公式50

4.3.2策略的效果分析50

4.4小结53

第5章 人机交互驱动的设备动态功耗管理54

5.1交互应用的状态转换图54

5.2设备空闲时间预测及DPM决策55

5.3常规用户响应时间阈值的计算57

5.4试验结果与分析58

5.4.1实验环境与实现58

5.4.2实验结果分析59

5.4.3对性能影响的评估61

5.5小结61

第6章 自适应电源管理系统63

6.1自适应电源管理监测64

6.1.1监测器结构64

6.1.2基于观察者模式的监测器65

6.2实时电源管理决策66

6.2.1决策操作的分类与部署66

6.2.2 Linux中的DVS决策处理68

6.2.3实时性分析69

6.3硬件功耗状态控制71

6.3.1电源管理控制器结构71

6.3.2状态集合72

6.3.3启动服务75

6.3.4运行时服务75

6.4小结79

第7章 嵌入式系统能耗模拟80

7.1全系统能耗模拟框架80

7.1.1系统结构80

7.1.2全系统模拟器81

7.1.3体系结构级处理器模拟器82

7.1.4软件能耗分析器82

7.2基于宏模型的快速处理器能耗模拟82

7.2.1指令在流水线上的执行过程83

7.2.2指令级处理器能耗宏模型84

7.2.3建模84

7.2.4验证86

7.3系统部件能耗模型87

7.3.1体系结构级处理器能耗模型87

7.3.2时钟精度的外围部件能耗模型88

7.3.3系统部件能耗模型实例89

7.4实验与验证91

7.5小结93

第8章 嵌入式系统软件能耗评估94

8.1软件能耗估算与基本算法94

8.2操作系统的能耗估算94

8.2.1原子例程的能耗估算95

8.2.2例程和服务的能耗估算96

8.2.3执行路径的能耗估算96

8.3应用程序能耗估算97

8.3.1识别进程标识97

8.3.2进程能耗映射97

8.4嵌入式软件能耗分析与评估98

8.4.1服务调用次数及能耗特征99

8.4.2例程／服务的功能与能耗关系分析99

8.4.3执行路径中的隐式服务能耗对能耗估算的影响102

8.4.4内核系统调用的能耗分布103

8.4.5用户态与内核态能耗分布104

8.5软件能耗优化105

8.5.1.能耗优化问题的讨论105

8.5.2一个应用软件能耗优化实例105

8.6小结107

第9章 智能手机能耗建模与预测108

9.1智能手机电池使用时间指示研究现状108

9.2智能手机系统能耗建模109

9.2.1手机电池放电特征109

9.2.2系统情境109

9.3电池使用时间预测110

9.4基于电池放电率的预测112

9.4.1电池放电率-系统情境属性建模112

9.4.2电池使用时间预测113

9.5基于电池使用时间比的预测114

9.5.1参考曲线与电池使用时间曲线的转换114

9.5.2电池使用时间比的线性回归115

9.5.3电池使用时间预测115

9.6实验结果与分析116

9.6.1智能手机各部件的能耗分布116

9.6.2模型的误差分析117

9.6.3系统情境属性对预测误差的影响118

9.6.4预测方法对比分析119

9.7小结120

第10章 低能耗编译优化121

10.1引言121

10.2 Profiling驱动的DFS编译优化121

10.2.1编译优化方法的思路121

10.2.2编译优化流程122

10.2.3区域与处理器频率的选择算法123

10.3在龙芯2F上的实现124

10.3.1龙芯处理器特性124

10.3.2性能评价指标125

10.3.3能耗估算模型125

10.4实验结果与分析127

10.4.1测试程序在不同频率下的执行时间与时钟周期比127

10.4.2性能与能耗结果分析128

10.4.3调频开销及性能指标对算法的影响129

10.4.4两种处理器上的Cache配置对DFS优化的影响130

10.5小结131

第11章 结论与展望132

11.1结论132

11.2展望133

附录A测试程序及指令基本能耗134

附录B四种Cache操作能耗、平均值及标准方差136

附录C操作和指令的基本能耗参数137

参考文献139