Nghiên cứu các phương pháp để giảm thiểu năng lượng trong phát triển hệ thống nhúng

 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ VĂN PHÚC NGHIÊN CỨU CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỂ GIẢM THIỂU NĂNG LƢỢNG TRONG PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – 2014  TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ VĂN PHÚC NGHIÊN CỨU CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỂ GIẢM THIỂU NĂNG LƢỢNG TRONG PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NHÚNG    LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC BÌNH Hà Nội – 2014 1 LỜI CAM ĐOAN            1-2013       “ Nghiên cứu các phƣơng pháp để giảm thiểu năng lƣợng trong phát triển hệ thống nhúng       Học viên thực hiện Luận văn Vũ Văn Phúc 2 LỜI CẢM ƠN i li cc t Tin Ngc i th        trong      t . i li cn NCS. Phu kinh nghic trong v t th vu kin thnh nghi   c gi li ci u h thi hi hc Qui, nh kt qu u,   nhng kinh nghi trong mi bui seminar n. c gi li c ca nhng  kh n lu 3 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 6 DANH MỤC CÁC BẢNG 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7 DANH MỤC CÁC KÝ PHÁP 8 MỞ ĐẦU 9 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 11 1.1  11 1.1.1  11 1.1.2  12 1.1.3  12 1.2   14 1.3  15 1.4 Xu  16 1.5  16 1.6  17 1.6.1  18 1.6.2  21 1.6.3  21 1.6.4  22 CHƢƠNG 2. CÁC PHƢƠNG PHÁP GIẢM THIỂU NĂNG LƢỢNG TRONG HỆ THỐNG NHÚNG 23 2.1  23 2.2 Ma vic gim thing 25 2.3  25 2.4   26 2.4.1  26 2.4.1.1  26 4 2.4.1.2  27 2.4.1.3  27 2.4.1.4  27 2.5  28 2.5.1  28 2.5.2  29 2.5.3  29 2.5.4  29 2.5.5  30 2.5.6  30 2.5.7 -chip) 31 2.5.8  31 2.5.9   31 2.5.10  32 2.6  32 2.6.1  32 2.6.2  32 2.6.3      33 CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ CỦA HỆ THỐNG NHÚNG DỰA TRÊN KỸ NGHỆ NGƢỢC VÀ TÁI CẤU HÌNH CPU 35 3.1   35 3.2  36 3.2.1  36 3.2.2  37 3.3  39 3.3.1  39 3.3.2  39 CHƢƠNG 4. THỰC NGHIỆM 43 4.1  43 4.2  44 4.3  44 5 4.3.1  44 4.3.2  46 4.3.3  47 4.3.4 Sim-Wattch  . 47 4.4  49 4.5  51 CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN 53  53    54  54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC A. MỘT SỐ LỆNH THỰC THI 59  59 1. Platform 59 2.  59 a.  59 b. -990811 59 c. - 59 -Wattch 62 PHỤ LỤC B. MỘT SỐ CHƢƠNG TRÌNH DÙNG MÔ PHỎNG 63 PHỤ LỤC C. MỘT SỐ CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN 78 6 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải Ý nghĩa PC Personal Computer  LAN Local Area Network  RR Round-Robin  CPU Central Processing Unit  ROM Read-Only Memory  RAM Random Access Memory       GCC GNU Compiler Collection  DFG Data Flow Graph  TSP Travelling Salesman Problem   PDT Power Dissipation Table  FP- ISLP Force-Directed Scheduling For Low Power       PSO Particle Swarm Optimization  7 DANH MỤC CÁC BẢNG PXA255 27  50  51 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ  30  33  37  40  40  41  41  43  45  45  45  46  46  47  48 Sim-Wattch 48  49 Sim-Wattch  50  50  51 8 DANH MỤC CÁC KÝ PHÁP Ký pháp Diễn giải E p Tng c B i  ca lnh i O i,j a tri j n S lnh trong mt khi N i S ln lnh i c thc thi N i,j S ln mi cc thc hin E k ng chuyn ginh P CPU  ca CPU P d  ng P s  n mch P l  C n dung f Tn s xung nhp ca CPU V      E 1  ci c E 2  ci c  ng tit kim [...]... tiếp cận tối ưu trong hệ thống nhúng nhằm định hướng nghiên cứu cho phù hợp Chương 2 .Các phương pháp giảm thiểu năng lượng. Trong chương này, chúng tôi trình bày về tổng quan các phương pháp để giảm thiểu năng lượng, khái niệm và mục đích của việc giảm thiểu năng lượng nói chung và của hệ thống nhúng nói riêng, tổng hợp và hệ thống hóa lại các kết quả tối ưu năng lượng trong hệ thống nhúng thời gian... Năng lượng cho tất cả” Năng lượng là nền tảng cho cuộc sống của mọi người ở khắp nơi.Chính vì vậy việc giảm thiểu năng lượng trong hệ thống nhúng cũng không là ngoại lệ.Việc giảm thiểu năng lượng giúp giảm sự nóng dần của trái đất, giảm thiểu chi phí đầu tư cho năng lượng dần dần nâng cao chất lượng cuộc sống 2.3 Vấn đề tối ƣu năng lƣợng trong hệ thống nhúng Để giảm thiểu năng lượng cho hệ thống nhúng. .. phải là hằng, các đoạn dữ liệu hằng có thể được đặt vào bộ nhớ lai như flash, EFROM 1.6.2 Tối ưu năng lượng Như đã trình bày ở trên các hệ thống nhúng có hầu hết trong các lĩnh vực trong đời sống xã hội.Đặc biết nhiều hệ thống nhúng là các hệ thống di động dùng năng lượng Pin Trong khi đó công nghệ Pin thì tiến bộ rất chậm, hay nói cách khác các nghiên cứu nâng cao năng lượng và chất lượng Pin rõ ràng... hướng tiếp cận trong tố i ưu hê ̣ thố ng nhúng Trên cơ sở đó, chương này đã cung cấ p đươ ̣c bức tranh tổng quát chung cho bài toán tố i ưu hệ thống nhúng Từ bức tranh tổ ng quát này, chúng tôi sẽ tập trung nghiên cứu vào các phương pháp giảm thiểu năng lươ ̣ng trong Chương 2 23 Chƣơng 2.CÁC PHƢƠNG PHÁP GIẢM THIỂU NĂNG LƢỢNG TRONG HỆ THỐNG NHÚNG Trong kỹ thuật hệ thống nhúng, việc tối... là một hệ thống tính toán có khả năng tự trị được nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống lớn hơn Đó là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm phục vụ các bài toán 12 chuyên dụng.Một hệ thống được nhúng có thể chứa nhiều hệ thống nhúng khác Hệ thống nhúng thường được thiết kế để thực hiện một chức năng chuyên biệt nào đó .Trong khi máy tính đa năng thực hiện được các chức năng khác... pháp [28] đã được thống kê Các phương pháp được liệt kê trong danh sách dưới đây : 2.5.1 Ước lượng điện năng của phần mềm Bước đầu tiên để giảm thiểu năng lượng là ước lượng năng lượng Khả năng để ước lượng tiêu thụ năng lượng phần mềm có thể giúp việc xác minh một thiết kế đáp ứng được những ràng buộc năng lượng và kiểm chứng được tính đúng đắn của những phương pháp tối ưu hóa năng lượng V Tiwari [4,16-18]... cần sử dụng hiệu quả các thành phần phần cứng cũng như chi phí phát triển phần mềm Tổng kết chƣơng 1 Chương 1 đã trình bày tổng quan về hệ thống nhúng, sự phát triển của hệ thống nhúng, phần mềm nhúng Trong chương này cũng tổng kết lại xu hướng phát triển của hệ thống nhúng trong giai đoạn tiếp theo, bên cạnh đó cũng đưa ra những thách thức và các vấn đề còn tồn đọng mà các hệ thống nhúng gặp phải Đồng... triển mạnh mẽ của hệ thống nhúng, phần mềm nhúng cũng gặp phải một số khó khăn thách thức như tính đặc trưng của hệ thống nhúng về tài nguyên, môi trường, tính tương thích, …Một trong số các yếu tố đó có yếu tố năng lượng Việc tối ưu năng lượng trong hệ thống nhúng sẽ làm cho hệ thống hoạt động hiệu quả hơn, giảm chi phí, thời gian sử dụng các thiết bị nhúng dùng Pin được dài hơn,… Trong luận văn tôi... biệt đối với các ứng dụng âm thanh, đồ họa, và khách hàng muốn có Pin chạy lâu hơn Do đó năng lượng phải được sử dụng một cách hiệu quả Xuất phát từ thực tế nhu cầu về năng lượng, đã có một số lượng đáng kể nghiên cứu về giảm thiểu năng lượng theo các hướng khác nhau Có những nghiên cứu tối ưu dựa trên phần mềm, chẳng hạn tronggiai đoạn thiết kế áp dụng một số phương pháp thiết kế như: phương pháp tối... tôi trình bày hoàn chỉnh một phương pháp tối ưu điện năng lượng tiêu thụ làm giảm được năng lượng tốt hơn, góp phần xây dựng thêm một phương pháp, một hướng tiếp cận mới trong tối ưu năng lượng Cấu trúc luận văn gồm các phần sau: Chương 1.Tổng quan .Trong chương này , chúng tôi hệ thống hóa , giới thiệu một số khái niệm cơ bản về hệ thống nhúng, phần mềm nhúng, xu hướng phát triển, khó khăn và thách thức, . TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ VĂN PHÚC NGHIÊN CỨU CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỂ GIẢM THIỂU NĂNG LƢỢNG TRONG PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN .  TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ VĂN PHÚC NGHIÊN CỨU CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỂ GIẢM THIỂU NĂNG LƢỢNG TRONG PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NHÚNG  .  1-2013       “ Nghiên cứu các phƣơng pháp để giảm thiểu năng lƣợng trong phát triển hệ thống nhúng   