[發明專利]一種基于馬爾科夫鏈的構件化嵌入式軟件能耗估算模型

無效

• 申請號: 201010552123.8
• 申請日: 2010-11-22
• 公開（公告）號: CN102004679A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 郭兵;沈艷;熊冰;陳曉豐;王繼禾;伍元勝;劉云本;王奇;王敏;王敞
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F11/00
• 分類號: G06F11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及嵌入式軟件能耗估算技術領域，尤其是涉及一種針對能耗相關的構件化嵌入式軟件估算模型-基于馬爾科夫鏈的構件化嵌入式軟件能耗估算模型。

背景技術

目前在全球倡導“低碳經濟”的背景下，嵌入式系統的能耗是一個日益引起人們關注的熱點問題，成為嵌入式系統設計的重要考量因素。

能耗優化可以在各個層次上展開，越高的設計層次所提供的節能空間越大，設計效率也越高。嵌入式系統的能耗優化先期主要集中在硬件層，包括材料級、工藝級、電路級、門級、RTL級、算法級以及微結構級等層次。隨著微電子技術的不斷發展，各種底層先進硬件能耗優化技術的出現和應用，使得高層軟件方面的功耗優化技術逐步成為控制系統功耗的重要手段。目前，軟件層的能耗優化技術可分為源程序結構級、算法級和軟件體系結構級三個層次。

對嵌入式軟件功耗的研究已經成為嵌入式研究領域的研究者所關注的焦點，但上述大多數研究仍然停留在指令級、源程序結構級和算法級的能耗分析與估算上，對更高層次的體系結構級的能耗分析與估算的研究還較少。

本發明對軟件體系結構級軟件能耗估算模型進行研究，著眼于構件化的嵌入式軟件，從基于狀態的角度出發，將嵌入式軟件系統的運行過程視為一個狀態的集合，提出了一種基于馬爾科夫鏈的嵌入式軟件能耗估算模型。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于馬爾科夫鏈的構件化嵌入式軟件能耗估算模型。

本發明解決其技術難題所采用的技術方案的步驟如下：

1)為了克服主觀判斷造成軟件狀態轉移概率準確性低的弊端，對常用的軟件體系結構風格進行分類，確定不同風格下軟件狀態轉移概率，生成軟件狀態轉移概率矩陣，不同風格下軟件狀態轉移概率的計算方法如下：

●在管道和過濾器的體系結構風格中，過濾器構件通過管道聯系，若過濾器構件連接的后向過濾器只有一個，則過濾器構件向相應管道的轉移概率為1；若后向過濾器數量為n，則過濾器構件向相應管道的轉移概率為1/n。

●在倉庫風格和黑板風格的體系結構風格中，知識源構件向控制單元構件的狀態轉移概率為1，控制單元構件向中央數據處理單元構件的狀態轉移概率為1/2，控制單元構件向知識源構件的狀態轉移概率為1/2n，其中n為知識源構件數量。

●在分層系統的體系結構風格中，客戶構件提出需求，由于客戶構件本身不具備服務處理能力，只能交給第一層服務構件進行處理，狀態轉移概率為1，第n層服務構件向n-1層服務構件狀態轉移概率為n-1/n，向客戶構件的狀態轉移概率為1/n。同樣，第n-1層服務構件向n-2層服務構件狀態轉移概率為n-2/n-1，向第n層服務構件的狀態轉移概率為1/n-1。

●在C/S和B/S風格的體系結構中，客戶端向服務器端的狀態轉移概率為1，設客戶端服務器端交互時間為Δt₁，服務器端運行服務時間為Δt₂，則服務器端向客戶端的狀態轉移概率為服務器端向自身的狀態轉移概率為

2)若軟件狀態轉移概率矩陣為非正規概率矩陣，將非正規概率矩陣調整為正規概率矩陣，調整的步驟如下：

●將矩陣中的第一個零元素替換為構件化嵌入式軟件能耗要求精度內的最小正數值，如軟件能耗最小精度要求為小數點后4位，則可以將狀態轉移概率矩陣中的0替換為0.0001。

●判斷調整后矩陣是否為非正規概率矩陣，不是則轉到步驟1，是則轉到步驟3。

●輸出調整后矩陣。

3)根據測量得到的構件平均能耗值，估算軟件平均能耗值，估算公式如下：