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ARM处理器在节能方面具有哪些优势

? 2018年05月22日 10:28 ? 次阅读

美高梅官网,金沙网投领导者,金沙网投网站,金沙网投开户 www.tongshi-cn.com 许多嵌入式ARM处理器的系统都是基于电池供电的能量供应方式,而处理器的功耗对于整个SoC芯片至关重要,因此ARM处理器的低功耗优势可以充分节省能量消耗。总之,当前的典型功耗的电流图并不依赖于标准过程、标准集或工作负载。

EnergyBench提供若干工具,这些工具可容易低与经济实用的硬件结合使用,以便使用E EM B C开发的标准方法测量典型功耗。不过,除了处理器之外,具体芯片设计和集成到芯片内部的外围??橐彩怯跋煨酒牡闹匾蛩?。虽然许多芯片供应商都会在产品的datasheet中提供功耗参数,但是这些参数往往是不具可比性的。当设计者试图对集成到SoC中的不同处理器进行对比时,如果想要弄清楚处理器的真实功耗是怎样的,将会变得非常困难。这是因为,供应商经常使用典型功耗参数来描述他们的处理器,却很少表明进行这些测量时处理器的工作负载,而这将是决定能量和功率参数的关键因素。

许多嵌入式ARM 处理器的系统都是采用电池供电的方式。因此,A R M 被公认为是处理器领域的“低功率领导者”。

然而系统的功耗不仅仅取决于处理器,此外,具体芯片设计和集成到芯片内部的外围??橐步跋炱夏芰康南?。
 

虽然许多芯片供应商都会在产品的datasheet中提供功耗参数,但是这些参数往往是不具可比性的。这是因为,供应商经常使用典型功耗参数来描述他们的处理器,却很少表明进行这些测量时处理器的工作负载。

以前业界通常将关注的焦点放在处理器的性能方面,但是随着E EM B C等组织开发出各种测试基准(诸如面向汽车、消费电子和网络等应用领域的基准测试),我们可以更清楚的了解处理器内部的真实情况。随着功耗问题正逐渐嵌入式应用中的关注焦点,因此在评价处理器时,必须将功耗作为与性能参数同等重要的指标。其最终目标是帮助系统设计人员在便携式应用中得到性能和功率间的最佳平衡。

E E M B C实现此目标的方法是开发基准软件实用工具Energy B ench,它可以在处理器实际工作负载时提供有关能量消耗的真实数据。设计人员可同时使用EnergyBench和EEMBC性能基准,以比较不同处理器在执行一系列标准化应用任务时的能量消耗效率。在使用EnergyBench查看单个设备的功耗时,显然不存在所谓的“典型功率”,因为运行不同的E EM B C基准时,其平均功率有很大的变化。EnergyBench不能反映处理器的典型功率,但通过它可以在特定性能级别上得到某些特定算法或应用的典型功耗值。

使用美国国家仪器公司(NaTIonal Instruments)的LabVIEW平台和数据采集(DAQ)卡,EEMBC已成功实现 EnergyBench。DAQ卡可提供多个差分测量通道,它们允许同时对多个电源输入进行功耗测量(每次测量都需要捕获电压和电流)和一个触发器通道。任何A R M处理器或使用评估板或自己硬件平台的供应商,只需修改其板级电路以实现电源输入线的可测量和添加分流电阻器。

EnergyBench就可以使用DAQ卡对电压和触发器通道进行采样并将所有采样结果写入文件。灵活的触发机制可实现性能基准测试与功率测量的同步进行。这确保了测量所得的代表的是基准代码运行时的功耗,而不包括基准初始化或保留记录阶段中的功耗。

在运行基准测试和功耗采样时,必须确保结果的可靠性、可重复性和一致性,这对该标准的普及显得尤其重要。EnergyBench通过多种方法来确保这些目标的实现:

1. 可靠性:

通常情况下,为获得精确的统计结果,必须以2 X N y q u i s t频率或更高频率进行采样,或者在随机点上采样。

EnergyBench采样??榻邮芙裳德首魑淙?,然后必须使用不同的采样频率多次调用????;荚诵衅诩涫褂梦椿煜德式卸啻尾裳傻牟裳憧杀苊庥牖贾葱胁魏喂舱??;痪浠八?,假设每个基准的重复测试大致上都发生在周期性的间隔内,使用未与周期混淆的频率可确保在每次重复中进行伪随机点采样。该方法易于实现,并可保证统计结果的精确性。使用这种灵活的方法可轻松检测与基准周期混淆的频率,因为这将在其中一个采样频率中导致不同的结果。如果检测到这种情况,会选择一组新的未混淆频率并进行测试,直至得到有效结果。

2. 一致性:

因为我们可以根据需要多次重复测试和任意提高采样频率,所以EnergyBench会进行多次采样,直到可以通过精确的统计数据得到平均功耗。如果每次重复的值偏差太大,则可以通过提高采样频率以增加精确性并降低偏差。

3. 可重复性:

测量过程重复多次以保证测量准确性,并计算最终结果的标准偏差?;箍梢院苋菀椎玫饺魏蔚募觳馄?,因为每次运行每个基准都产生基准每次重复的平均耗电量。当然,如果假定供应商提供的目标器件是具有普遍性的,那么对该器件进行测试而得到结果就认为是可信的。同时EEMB一直都有非常严格的认证程序,以保证所选中的被测芯片具有代表性。

基于同样的原因,针对生产制造过程中出现任何细小偏差的潜在可能性,所有半导体制造商都应该事先有所考虑,而EnergyBench面向众多潜在应用的测试,恰恰可以帮助制造商深入了解如何选择测试芯片和测试,因为这些都会最终影响功耗测试结果。

在某个基准运行完多次重复测试,并捕获所有测量采样数据后,分析??榛岣菡庑┦菁扑愠鼋懈没疾馐缘钠骄?。根据平均功耗值,E E M B C功率分析??橥ü治雒看尾馐圆痘竦难?,寻找数据样本中的最小值和最大值。

如果特定采样频率的变动太大,用户可提高频率和/或基准重复次数,直至上述采样数据足够稳定,这样平均值的置信区间在落在指定公差(95%)范围内,从而保证所得数据的准确性。

ARM处理器在节能方面具有哪些优势

EnergyBench测试的最终结果是芯片在运行某个基准测试时的平均功耗值。

EEMBC 认证的 EnergymarkTM测试结果作为一个可选参数,芯片制造商可选择将它与芯片性能参数一起提供给客户,作为表明处理器电量消耗的参考。

EnergyBench规范规定器件的准备时间至少30分钟,环境温度为70°F+/-5°F。

这些基本条件对于确保结果的一致性非常重要。因为有证据表明随着器件温度的升高,其功耗也会随之升高。

D A Q卡允许且E n e rg y B e n c h规范也要求测量处理器上的所有power rail。显然地,对于那些引脚数量有限的低端A R M b a s e d器件而言,能测量的power rail很少。具有多电源输入的高端ARM based器件则必须进行多次运行基准,以便捕获完整的处理器功耗数据。EnergyBench的Test Harness中包括多个可执行文件,可同时测量一个、两个或三个power rail。对于使用多个power rail(即内核电源和I/O电源)实现的处理器,可通过两种方法计算基准每次重复测试的功耗。在第一种方法中,EnergyBench使用DAQ卡最多可同时测量三个p owerrail。但使用此方法时,因为所有通道都必须使用相同的采样率,所以可能需要降低D A Q卡的采样率,以便主机能够跟得上采样过程(这是因为同时输入数据过多)。另外,也可以单独测量power rail,每个power rail功耗值的总和即为累积功耗总值。

究竟选用哪种方法呢?

首先,有些处理器的power rail数量超过三个。即使同时测量了三个power rail,但仍然有必要对某个power rail进行单独测量,或考虑在更多输入通道上使用DAQ卡。

此外,采样频率应该与处理器的操作频率成比例,以确保每个基准在重复测试时采样到数据足够充足。为了容纳G H z级处理器,可能需要较高的采样率,以便主机一次只测试一个power rail。

为深入了解该方法,我们考虑到许多替代方案。如指定功耗测量时的连接温度以及使用高频示波器和高可控测试环境。但是,由于我们并非为了描述芯片特征本身,而是为了确定典型功耗,所以我们决定使用可用硬件和控制环境温度,而不是连接或某个案例的温度。另一个问题是功耗测量需要面向从低至5MHz微控制器到高至当今市场上速度最快的处理器等目标器件。因此还必需考虑能够在多处重复该测量而不是在某种特定环境下,并对结果进行独立验证。使用可编程DAQ,我们可以轻松指定参数(如采样频率),然后永久保留捕获的所有数据。

总之,当前的典型功耗的电流图并不依赖于标准过程、标准集或工作负载。

EnergyBench提供若干工具,这些工具可容易低与经济实用的硬件结合使用,以便使用E EM B C开发的标准方法测量典型功耗。

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发表于 2018-04-27 15:29 ? 271次阅读
嵌入式系统开发中的一些硬件相关的概念

基于嵌入式轻量级GUI设计实现 GUI设计原理

一般LCD显示??榘ㄈ糠郑嚎刂破?、驱动器和液晶显示屏,同时提供外部引脚供嵌入式处理器连接。以TR...

发表于 2018-04-27 15:04 ? 116次阅读
基于嵌入式轻量级GUI设计实现 GUI设计原理

华力的55纳米SONOS嵌入式闪存技术授权自Cy...

华力55纳米SONOS嵌入式闪存在55纳米逻辑平台上仅增加了4张光罩,与业界其它量产的55纳米嵌入式...

发表于 2018-04-27 14:16 ? 700次阅读
华力的55纳米SONOS嵌入式闪存技术授权自Cy...

解决不重复序列全排列问题的两个方法

简介给定 {1, 2, 3, , , n},其全排列为 n! 个,这是最基础的高中组合数学知识。

发表于 2018-04-27 09:21 ? 1038次阅读
解决不重复序列全排列问题的两个方法

全面的嵌入式基础知识总结

嵌入式基础知识做嵌入式系统开发,经常要接触硬件。做嵌入式开发对数字电路和模拟电路要有一定的了解。

发表于 2018-04-26 11:26 ? 332次阅读
全面的嵌入式基础知识总结

ARM架构的基础知识点汇总

本文首先介绍了ARM的架构图及各个模式,其次介绍了通用寄存器、MMU相关地址基本概念、ARM920T...

发表于 2018-04-26 10:46 ? 229次阅读
ARM架构的基础知识点汇总

嵌入式Linux:ARM Linux启动流程

到此止,kernel完成了系统硬件探测及硬件驱动的初始化,内核空间的相关工作已经完成,开始向用户空间...

发表于 2018-04-26 10:30 ? 517次阅读
嵌入式Linux:ARM Linux启动流程

Quicksilver套件助力物联网开发

Quicksilver物联网开发套件助力物联网开发人员实现完整的Wi-Fi?无线连接,随时可以将产品...

发表于 2018-04-26 09:17 ? 1424次阅读
Quicksilver套件助力物联网开发

将eFPGA应用于嵌入式360度视域视觉系统中

2018年4月11日,工业和信息化部、公安部和交通运输部联合发布“关于印发《智能网联汽车道路测试管理...

发表于 2018-04-25 17:08 ? 1390次阅读
将eFPGA应用于嵌入式360度视域视觉系统中

嵌入式之keil4使用教程

第一步是建立工程,最好新建一个文件夹,把新建的这个工程放在文件夹放在里面,点击进去之后第一个新建uv...

发表于 2018-04-25 16:58 ? 135次阅读
嵌入式之keil4使用教程

芯片内部存储布局及存储操作特点

NANDFlash出错的时候一般不会造成整个Block或是Page不能读取或是全部出错,而是整个Pa...

发表于 2018-04-25 14:18 ? 367次阅读
芯片内部存储布局及存储操作特点

苹果不久将会带来一款采用自研A系列ARM芯片的M...

也就是说,除了苹果今年的全新 iPhone 将采用 7 纳米制程 A12 芯片之外,还在规划至少一...

发表于 2018-04-25 11:33 ? 1779次阅读
苹果不久将会带来一款采用自研A系列ARM芯片的M...

ARM体系中异常中断种类及处理办法

在正常程序执行过程中,每执行一条ARM指令,程序计数器寄存器(PC)的值加4个字节;每执行一条Thu...

发表于 2018-04-25 11:08 ? 234次阅读
ARM体系中异常中断种类及处理办法

Micro Controller OS微控制器操...

任务控制块TCB:TCB是描述任务的核心数据结构,存放了它的各种管理信息,包括任务堆栈指针,任务的状...

发表于 2018-04-25 08:52 ? 531次阅读
Micro Controller OS微控制器操...

如何成为专业嵌入式工程师 嵌入式有没有前途

IT行业在多年前就已经超越金融行业,成为平均薪资最高的行业,大家都纷纷开始想在IT行业谋得一席发展...

发表于 2018-04-24 11:18 ? 171次阅读
如何成为专业嵌入式工程师 嵌入式有没有前途

ARM实时处理器Cortex-R8介绍_Cort...

说起起ARM处理器,大家肯定都会想到Cortex-A系列,但这只是人家三大产品线之一的高性能应用处理...

发表于 2018-04-23 17:54 ? 137次阅读
ARM实时处理器Cortex-R8介绍_Cort...

ARM CortexA-72处理器详解_性能如何

ARM虽然是家小公司,但他们是整个ARM处理器阵营的核心,除了苹果、高通等极少数可以自己开发ARM兼...

发表于 2018-04-23 17:18 ? 179次阅读
ARM CortexA-72处理器详解_性能如何

一文解析ARM处理器都经历了哪些技术变革

 生产芯片,江湖却到处都有它的传说,这就是ARM。在手机出货量放缓的当下,很多业内公司在寻求着新兴领...

发表于 2018-04-23 16:56 ? 1175次阅读
一文解析ARM处理器都经历了哪些技术变革

ARM处理器的2种工作状态和7种工作模式及37个...

在安卓支持三类处理器ARM、Intel和MIPS里面,ARM无疑被使用得最为广泛。那么ARM处理器到...

发表于 2018-04-23 16:34 ? 255次阅读
ARM处理器的2种工作状态和7种工作模式及37个...

ARM Cortex系列处理器知识点汇总

目前,随着对嵌入式系统的要求越来越高,作为其核心的嵌入式微处理器的综合性能也受到日益严峻的考验,最典...

发表于 2018-04-23 15:30 ? 108次阅读
ARM Cortex系列处理器知识点汇总

经典处理器ARM9/ARM11之MYD-JA5D...

本文主要介绍了米尔科技推出的全球首款基于Atmel最新系列MPU SAMA5D27开发板MYD-JA...

发表于 2018-04-23 15:09 ? 64次阅读
经典处理器ARM9/ARM11之MYD-JA5D...

【大神课堂】如何完美避过嵌入式的深坑

这次是要搭一个CAN、RS422的通讯平台,包括硬件环境和上层协议的控制逻辑。硬件方面,买的是ZLG...

发表于 2018-04-22 16:16 ? 261次阅读
【大神课堂】如何完美避过嵌入式的深坑

嵌入式192x64串口点阵中文液晶屏应用

UART串口192x64中文点阵液晶屏应用调试笔记 FV19264SA嵌入式串口中文液晶控制??槭?..

发表于 2018-04-22 09:14 ? 103次阅读
嵌入式192x64串口点阵中文液晶屏应用

嵌入式Linux内核开发必须了解的三十道题

嵌入式系统Linux内核开发工程师必须掌握的三十道题 linux内核工程师需要知道的30个问题,看看...

发表于 2018-04-22 08:22 ? 1633次阅读
嵌入式Linux内核开发必须了解的三十道题

Linux设备驱动开发中两个重要思想

嵌入式Linux设备驱动开发之驱动分层/分离思想 我们在学习I2C、USB、SD驱动时,有没有发现一...

发表于 2018-04-21 08:35 ? 1356次阅读
Linux设备驱动开发中两个重要思想

为何说电流分配对于整个嵌入式系统至关重要

电流分配对于整个嵌入式系统至关重要,如果设计不当,各个元器件不能各取所需的电流,系统将工作不稳定,发...

发表于 2018-04-20 08:37 ? 1040次阅读
为何说电流分配对于整个嵌入式系统至关重要

基于嵌入式的轮式移动机器人设计方案

轮式移动机器人是机器人研究领域的一项重要内容,它集机械、电子、检测技术与智能控制于一体,是一个典型的...

发表于 2018-04-18 17:02 ? 261次阅读
基于嵌入式的轮式移动机器人设计方案

多种嵌入式文件系统介绍:基于FLASH的文件系统

Flash(闪存)作为嵌入式系统的主要存储媒介,有其自身的特性。Flash的写入操作只能把对应位置的...

发表于 2018-04-18 14:54 ? 449次阅读
多种嵌入式文件系统介绍:基于FLASH的文件系统

32位已成主流 8位MCU市场是否还有出路

纵横市场数十年的8位MCU,至今仍是开发各种嵌入式系统的关键器件,甚至在未来的物联网(IoT)时代中...

发表于 2018-04-18 14:54 ? 181次阅读
32位已成主流 8位MCU市场是否还有出路

据说嵌入式工程师年薪10万是门槛 达到后你满足了...

智能机器的飞速发展,嵌入式系统依然成为最热门最有发展前途的领域之一。据调查机构调查数据显示,嵌入式工...

发表于 2018-04-18 13:51 ? 333次阅读
据说嵌入式工程师年薪10万是门槛 达到后你满足了...

ZigBee的加密和解密介绍

发表于 2018-04-17 18:12 ? 661次阅读
ZigBee的加密和解密介绍

如何在嵌入式系统设计中使用UML技术

嵌入式系统设计是一个软、硬件结合的协同设计(Hardware/Software Co-design)...

发表于 2018-04-14 08:02 ? 330次阅读
如何在嵌入式系统设计中使用UML技术

嵌入式DDR总线结构介绍及硬件信号布线分析

嵌入式DDR(Double Data Rate,双数据速率)设计是含DDR的嵌入式硬件设计中最重要和...

发表于 2018-04-14 07:38 ? 249次阅读
嵌入式DDR总线结构介绍及硬件信号布线分析