[發(fā)明專利]一種基于馬爾科夫鏈的構(gòu)件化嵌入式軟件能耗估算模型

無效

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• 申請日: 2010-11-22
• 公開（公告）號: CN102004679A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 四川大學(xué)
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及嵌入式軟件能耗估算技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種針對能耗相關(guān)的構(gòu)件化嵌入式軟件估算模型-基于馬爾科夫鏈的構(gòu)件化嵌入式軟件能耗估算模型。

背景技術(shù)

目前在全球倡導(dǎo)“低碳經(jīng)濟(jì)”的背景下，嵌入式系統(tǒng)的能耗是一個日益引起人們關(guān)注的熱點問題，成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的重要考量因素。

能耗優(yōu)化可以在各個層次上展開，越高的設(shè)計層次所提供的節(jié)能空間越大，設(shè)計效率也越高。嵌入式系統(tǒng)的能耗優(yōu)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(jié)構(gòu)級等層次。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種底層先進(jìn)硬件能耗優(yōu)化技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使得高層軟件方面的功耗優(yōu)化技術(shù)逐步成為控制系統(tǒng)功耗的重要手段。目前，軟件層的能耗優(yōu)化技術(shù)可分為源程序結(jié)構(gòu)級、算法級和軟件體系結(jié)構(gòu)級三個層次。

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

本發(fā)明對軟件體系結(jié)構(gòu)級軟件能耗估算模型進(jìn)行研究，著眼于構(gòu)件化的嵌入式軟件，從基于狀態(tài)的角度出發(fā)，將嵌入式軟件系統(tǒng)的運行過程視為一個狀態(tài)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于馬爾科夫鏈的構(gòu)件化嵌入式軟件能耗估算模型。

本發(fā)明解決其技術(shù)難題所采用的技術(shù)方案的步驟如下：

1)為了克服主觀判斷造成軟件狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率準(zhǔn)確性低的弊端，對常用的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格進(jìn)行分類，確定不同風(fēng)格下軟件狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，生成軟件狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣，不同風(fēng)格下軟件狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率的計算方法如下：

●在管道和過濾器的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格中，過濾器構(gòu)件通過管道聯(lián)系，若過濾器構(gòu)件連接的后向過濾器只有一個，則過濾器構(gòu)件向相應(yīng)管道的轉(zhuǎn)移概率為1；若后向過濾器數(shù)量為n，則過濾器構(gòu)件向相應(yīng)管道的轉(zhuǎn)移概率為1/n。

●在倉庫風(fēng)格和黑板風(fēng)格的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格中，知識源構(gòu)件向控制單元構(gòu)件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為1，控制單元構(gòu)件向中央數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為1/2，控制單元構(gòu)件向知識源構(gòu)件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為1/2n，其中n為知識源構(gòu)件數(shù)量。

●在分層系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格中，客戶構(gòu)件提出需求，由于客戶構(gòu)件本身不具備服務(wù)處理能力，只能交給第一層服務(wù)構(gòu)件進(jìn)行處理，狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為1，第n層服務(wù)構(gòu)件向n-1層服務(wù)構(gòu)件狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為n-1/n，向客戶構(gòu)件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為1/n。同樣，第n-1層服務(wù)構(gòu)件向n-2層服務(wù)構(gòu)件狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為n-2/n-1，向第n層服務(wù)構(gòu)件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為1/n-1。

●在C/S和B/S風(fēng)格的體系結(jié)構(gòu)中，客戶端向服務(wù)器端的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為1，設(shè)客戶端服務(wù)器端交互時間為Δt₁，服務(wù)器端運行服務(wù)時間為Δt₂，則服務(wù)器端向客戶端的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為服務(wù)器端向自身的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為

2)若軟件狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣為非正規(guī)概率矩陣，將非正規(guī)概率矩陣調(diào)整為正規(guī)概率矩陣，調(diào)整的步驟如下：

●將矩陣中的第一個零元素替換為構(gòu)件化嵌入式軟件能耗要求精度內(nèi)的最小正數(shù)值，如軟件能耗最小精度要求為小數(shù)點后4位，則可以將狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣中的0替換為0.0001。

●判斷調(diào)整后矩陣是否為非正規(guī)概率矩陣，不是則轉(zhuǎn)到步驟1，是則轉(zhuǎn)到步驟3。

●輸出調(diào)整后矩陣。

3)根據(jù)測量得到的構(gòu)件平均能耗值，估算軟件平均能耗值，估算公式如下：