几种实时嵌入式系统DVS策略的分类比较

动态电压调节是一种有效的运用于实时嵌入式系统中的低功耗技术。实时嵌入式系统DVS技术不仅要实现系统功耗的降低,同时也要兼顾系统的实时性,满足任务的截止时间限。该文针对近几年实时嵌入式系统中DVS策略,首先介绍实时系统中DVS策略模型,对主流策略进行分类比较,并且对相应策略进行仿真,DVS策略可以取得10%～40%的能耗节省。     

针对电压可调处理器的低功耗设计策略

在便携式系统的低功耗设计中，动态电源管理（Dynamic Power Management，DPM）和动态电压调节（Dynamic Voltage Scaling，DVS）已经成为比较通用的技术，并且很多实验数据表明DVS省电性能比DPM更为优越。本文针对电压可调的处理器，在理论证明的基础上提出了一种能够跟踪工作负载需求变化，在保证给定任务组中所有任务性能的同时实现系统能耗最优化的电压调节策略EOVSP（Energy Optimal Voltage Scaling Policy）。实验结果也表明，该策略在满足系统性能要求的前提下具有比一般DPM策略更好的省电性能。     

基于嵌入式处理器的系统级低功耗管理研究

针对嵌入式系统低功耗设计问题,分析了动态功率管理DPM和动态电压/频率调节DVFS两种嵌入式功耗管理策略,并提出了系统级低功耗控制框架.讨论了基于嵌入式处理器i.MX1硬件平台实现系统级功耗控制方案,并给出了具体的设计方法.实际应用表明,该设计方案可有效降低系统能耗.     

一种自适应的动态功耗管理预测策略

动态功耗管理通过关闭空闲的系统部件来减小电子系统的功耗。如何提高预测的准确度是当前基于预测动态功耗管理（DPM）研究的主要问题。基于预测的DPM策略假设系统部件访问时间具有关联性,当前应用最为广泛的是指数滑动平均方法,但其应对突发事件的能力不强。本文基于指数滑动平均改进模型,对突发事件进行数学定义,提出一种自适应的DPM预测策略,在面对突发的长延时或短延时情况下,系统都能自适应调整,提高了预测的准确度,优于现有策略。     

PBALT动态电源管理策略

在嵌入式和便携式系统的低功耗设计中，动态电源管理（Dynamic Power Management，DPM）是一个非常重要的技术。DPM本质上是一种“在线”问题，因为PM（Power Management）策略必须在系统所有输入信息可用之前就能够对系统资源的使用情况做出正确的判断。本文在对自适应学习树（Adaptive Learning Tree，ALT）不足之处进行分析的基础上，提出了一种新颖的DPM策略——PBALT（Probability-Based ALT）。实验结果表明，PBALT具有很强的稳定性；而且在对空闲时段的预测准确性方面，PBALT比ALT具有更高的命中率。     

基于任务级的动态电源管理设备调度策略

在嵌入式和便携式系统的低功耗设计中,动态电源管理(Dynamic Power Management,DPM)是一个非常重要的技术.然而,传统的DPM策略都仅仅建立在对目标设备的工作负载进行观测的基础上,从而带来了诸如无谓等待过程和预测错误等缺陷.本文则从任务级的角度出发提出了一种在线设备调度策略EODSA(Energy Optimal Device Scheduling Algorithm)及其改进策略IEODSA1(Improved EODSA1)、IEODSA2(Improved EODSA2).实验结果表明,本文所提出的三种策略都具有稳定性;而且和传统DPM策略相比,EODSA、IEODSA1、IEODSA2在满足对应的假设和前提条件下都能够显著降低外设的平均功耗.     

动态电压调整多处理器实时系统任务调度

动态电压调整DVS（Dynamic Voltage Scaling）是根据处理器电压（速度）降低之后，能量消耗平方级的减少这一原理提出的。文章通过DVS机制在多处理器实时系统中进行任务调度．通过对任务调度中的静态能量管理进行分析，在此基础上提出了一种新的基于DVS的适用于多处理器实时系统中的调度算法。这种新的调度算法是通过对贪婪法调度进行研究，发现其不足．并以此为基础进行改进。结合了动态电压调整的多处理器实时系统任务调度的能量消耗比普通的任务调度能量消耗有了很大的改善。     

基于DVS的动态电压转换器设计

针对低功耗技术中的DVS(Dynamic Voltage Scaling)电路,本文介绍了一种动态电压转换器的设计。PWM(Pulse Width Modulation)控制电路是DC／DC转换器中的关键部件,重点介绍了一种新型可控占空比数字PWM控制电路的结构和工作原理,分析了这种数字PWM发生器的工作过程。该电路功耗低,所占面积小,适用于在动态功耗管理电路中的集成。     

操作系统级低功耗动态电压缩放算法分析

低功耗的设计已经成为嵌入式系统设计中一个非常重要的方面，而动态电压调度（Dynamic Voltage Scaling DVS）又被认为是降低功耗的一种有效手段。本文对各类针对系统的动态电压缩放算法做了较系统的总结，给出了算法的模型，重点描述了操作系统级的两类动态电压缩放算法——基于间隔和基于任务的动态电压调度算法，概述了针对编译级的任务内动态电压调度算法。文章对三类算法作了分析与比较，由此给出了结论与观点，对以后动态电压缩放算法的研究做了预测。     

任务敏感的多模式视频编码系统功耗控制方法

在嵌入式多模式视频编码系统中,动态电压频率调整(Dynamic Voltage and Frequency Scaling,DVFS)技术可在一定程序上节约系统能耗,然而持续降低电压和频率可能影响处理器接口资源的传输性能,甚至导致系统无法正常工作.针对该问题,提出了一种任务敏感的功耗控制方法.通过研究多模式视频编码任务量和处理器资源之间的关系,建立一个任务敏感的资源配置模型,基于该模型设计了一个自适应功耗控制器,在系统工作过程中根据编码任务量的不同动态调节处理器工作频率和工作核数.实验表明,在满足多模式实时视频编码功能和性能要求的基础上,该文提出的方法与传统DVFS技术相比,单帧视频编码的平均功耗节省了11.4%.     

SoC低功耗设计中的DVS技术

随着系统芯片(SoC)集成更多的功能并采用更先进的工艺,它所面临的高性能与低功耗的矛盾越来越突出.动态电压调整(DVS)技术可以在不影响处理器性能的前提下,通过性能预测软件根据处理器的繁忙程度调整处理器的工作电压和工作频率,达到降低芯片功耗的目的.文中讨论了DVS技术降低功耗的可能性,介绍了如何利用两种不同的DVS技术让处理器根据当前的工作负荷运行在不同的性能水平上,以节省不必要的功耗.     

基于无线传感器网络能耗系统的研究

节能已经成为无线传感器网络研究的核心部分。该文研究了无线传感器网络拓扑结构的邻近节点数对网络能耗的影响,主要采用动态电压调节技术(DVS)来降低无线传感器网络中节点的能耗。动态电压调节主要通过减少门等效电容、供电电压以及降低转换因子、时钟频率来达到降低动态能耗的目的,其中,降低供电电压节能效果最佳。与其他方法相比,动态电压调节降低能耗更加明显、效率更高。通过在CC2430节点芯片上测试验证,通过改变其分频比,得出了功耗和频率的近似线性关系。     

基于MSR模型的动态功耗管理策略

系统级动态功耗管理(Dynamic Power Management,DPM)策略根据系统状态和负载,动态地调整系统配置,从而能够有效降低系统功耗.传统的DPM策略仅从设备的角度考察工作负载状况,忽略了工作负载的应用特征.本文从任务的角度分析负载,提出新颖的多请求源(Multiple Service Requesters,MSR)系统级功耗管理的模型,以及基于该模型的自适应超时策略(Multiple-Service-Requester-Based Timeout Policy,MSRBTP).实验表明,与传统DPM策略相比较,在非平稳的应用环境下,MSRBTP策略具有更好更稳定的节能效果.     

基于非线性因子的改进鸟群算法在动态能耗管理中的应用

针对实时系统能耗管理中动态电压调节(DVS)技术的应用会导致系统可靠性下降的问题,该文提出一种基于改进鸟群(IoBSA)算法的动态能耗管理法。首先,采用佳点集原理均匀地初始化种群,从而提高初始解的质量,有效增强种群多样性;其次,为了更好地平衡BSA算法的全局和局部搜索能力,提出非线性动态调整因子;接着,针对嵌入式实时系统中处理器频率可以动态调整的特点,建立具有时间和可靠性约束的功耗模型;最后,在保证实时性和稳定性的前提下,利用提出的IoBSA算法,寻求最小能耗的解决方案。通过实验结果表明,与传统BSA等常见算法相比,改进鸟群算法在求解最小能耗上有着很强的优势及较快的处理速度。     

通信

TN912006010862CVAAS自适应动态电源管理策略/卜爱国,胡晨,刘昊,李杰(东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心)//应用科学学报.―2005,23(3).―269～273.在嵌入式和便携式系统的低功耗设计中,动态电源管理(dynamic power management,DPM)是一个非常重要的技术。DPM本质上是一种“在线”问题,必须能够自适应于系统工作环境的变化。该文基于电池的基本特性,为TimeOut策略提出了一种新颖的自适应技术——CVAAS(critical voltagc area adaptive skill)。实验结果表明,CVAAS具有很强的稳定性,并且能够在延长电池可持续放电时间…     

电压调节技术用于SoC低功耗设计

针对便携设备在SOC系统设计中的功耗问题，通过电压调节和电压控制的方法来达到降低功耗的目的。可以用两种方法来实现，一种是开环电压调节(动态)，另一种是闭环(自适应)电压控制的方法。     

静电掺杂对具有实际源漏接触的类MOS碳纳米管场效应管性能的改善

由于导电沟道-源/漏电极界面处可能发生的载流子带间隧穿,传统类MOS碳纳米管场效应管呈现出双极性传输特性,极大影响器件性能。为减小MOS碳纳米管场效应管的双极性传输特性,本文提出了一种基于静电掺杂策略的器件设计方法,并考虑了特种源漏电极接触情况。基于非平衡格林函数的研究结果表明,通过合理选取调节电压,即使源漏电极为肖特基接触,该策略不仅能减小器件的双极性传输特性,而且能有效提高其亚阈值性能。这对降低系统功耗、提高系统频率十分有利。进一步研究表明,该策略所获得的器件性能提高与调节电压的选取密切相关,因此在实际应用中应合理选取调节电压值以获得频率、静态功耗、动态功耗间的最佳折中。     

面向国产UniCore的安卓系统动态变频低功耗策略

基于自主设计的国产UniCore嵌入式平台,分析了安卓电源管理和软件层面的动态变频低功耗技术.在此基础上,提出一种动态变频架构,设计实现了动态时钟供给、动态变频的内核层和驱动层,并对传统的动态变频策略进行改进,使其能够适应不同的应用环境.给出了LCD背光调整、单个设备休眠/唤醒等其他系统运行态低功耗技术.实验结果表明,采用功耗管理技术,系统极限运行功耗为全速运行时的45％,安卓系统运行功耗明显降低.     

适用于异步徽处理器的16位自定时ALU

针对嵌入式微处理设计中提出的高性能,低功耗的要求,提出了一种面向异步微处理器的由动态电压级联逻辑电路（DCVS）构成的16位自定量ALU。在综合考虑面积、速度、功耗及指令的统计分布情况下,该ALU具有优异的性能。     

基于自适应DVFS的SoC低功耗技术研究

对便携式系统设备而言,在采用目前90 nm和130 nm工艺进行新的系统级芯片(SoC)设计中,对整个系统功耗的优化变得与性能和面积的优化同等重要.为此,简单介绍了涵盖静态功耗和动态功耗的低功耗技术,同时提供了一种能够通过使用前向预测反馈的动态电压频率调节(DVFS)系统,并对该技术的可行性进行了建模分析,验证了自适应DVFS方式的有效性,同时也给出了评估DVFS仿真的有效途径.