專利名稱：一種快速的指令級處理器能耗估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于嵌入式系統(tǒng)軟件能耗優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種快速的指令級處理器能耗估算方法。
背景技術(shù)：
降低能耗已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計面臨的重要問題之一，人們不僅關(guān)注如何降低這些系統(tǒng)的能耗，更需要評估這些系統(tǒng)中各類軟件成分對系統(tǒng)能耗的影響，考察各層軟件執(zhí)行過程中涉及到的硬件部件的能耗。當(dāng)前，對于嵌入式處理器的能耗估算技術(shù)發(fā)展迅速， 能夠通過模擬指令在微體系結(jié)構(gòu)部件上執(zhí)行的過程，估算包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序在內(nèi)的軟件系統(tǒng)的能耗，并獲得足夠精確的估算結(jié)果。存在的主要問題是處理器能耗估算速度慢 (一條指令的行為大約用5000條指令模擬)，模擬框架結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，需要新的處理器能耗估算模型和方法，在保持原有處理器能耗估算準(zhǔn)確度的情況下，提高估算速度，簡化估算框架結(jié)構(gòu)，從而滿足更復(fù)雜系統(tǒng)(如虛擬機系統(tǒng))的全系統(tǒng)能耗估算、對操作系統(tǒng)、中間件、 應(yīng)用軟件的能耗評估、優(yōu)化的需求，更好地服務(wù)于低能耗嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出一種快速的指令級處理器能耗估算方法，可以根據(jù)軟件動態(tài)運行過程中的指令、Cache訪問、內(nèi)存及外圍部件訪問特征，快速地估算軟件運行時的處理器能耗。本發(fā)明所述的快速指令級處理器能耗估算方法如下(流程如附圖
所示)A.定義程序在處理器上運行過程中所對應(yīng)的處理器能耗，是該程序的指令執(zhí)行涉及到的數(shù)據(jù)通路上的相關(guān)部件能耗之和，包括指令在數(shù)據(jù)通路上的基本能耗和指令間相互影響造成的能耗，后者包括各種流水線停頓、Cache訪問及訪存操作的能耗。用公式表示為
「00061 Eprog = X [Ni *Ei] +Ecache
權(quán)利要求
1.一種快速的指令級處理器能耗估算方法，其特征在于，包含以下步驟A.定義程序運行過程中所對應(yīng)的處理器能耗，是該程序指令執(zhí)行涉及到的數(shù)據(jù)通路上的相關(guān)部件能耗之和，包括指令在數(shù)據(jù)通路上的基本能耗和指令間相互影響造成的能耗， 后者包括各種流水線停頓、Cache訪問及訪存操作的能耗。公式表示為
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B的實現(xiàn)方法為Bi.在體系結(jié)構(gòu)級能耗模擬器上模擬執(zhí)行若干測試程序{P1;P2，. . .，IU，統(tǒng)計每個程序執(zhí)行過程中的 Ni、Nim, Ndm, Nih, Ndh ；；B2.當(dāng)測試程序在處理器上執(zhí)行時，分別累計每類指令在流水線上執(zhí)行的基本能耗總eDHit、eDMiss ；B3.對每個測試程序Pj,計算該程序的{E。EIMiss、EDMiss、Eimo EraiJPj,計算公式為
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C的實現(xiàn)步驟為 Cl.取指，根據(jù)程序計數(shù)器的值獲取下一條指令； C2.解碼，對指令進行解碼，獲得指令的類型i ；C3.執(zhí)行，模擬執(zhí)行指令的功能，修改指令計數(shù)器的值，指向下一條要執(zhí)行的指令；C4.獲取當(dāng)前運行進程的進程ID ；C5.把當(dāng)前進程ID的當(dāng)前指令類型i對應(yīng)的Ni加1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速的指令級處理器能耗估算方法，屬于嵌入式系統(tǒng)軟件能耗優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域。本發(fā)明的方法包括定義程序運行過程中所對應(yīng)的處理器能耗，包括指令在數(shù)據(jù)通路上的基本能耗和指令間相互影響造成的能耗，后者包括各種流水線停頓、Cache訪問及訪存操作的能耗；利用體系結(jié)構(gòu)級能耗模擬器模擬軟件能耗的結(jié)果，統(tǒng)計分析方法獲得參數(shù)的值；在指令級模擬器上，模擬執(zhí)行程序，統(tǒng)計程序的指令條數(shù)Ni；模擬Cache訪問過程，統(tǒng)計程序執(zhí)行過程中的Cache操作次數(shù)；在程序執(zhí)行結(jié)束后，利用統(tǒng)計獲得的系數(shù)和參數(shù)計算該程序在處理器上的能耗。本發(fā)明在保持體系結(jié)構(gòu)級能耗模擬方法具有的較高精度基礎(chǔ)上，顯著加快了軟件能耗的估算速度，具有良好的可用性。
文檔編號G06F9/30GK102221988SQ201110133388
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者于重重, 譚勵, 趙霞, 郭耀, 陳向群 申請人:北京大學(xué), 北京工商大學(xué)