嵌入式系统CMOS电路节能设计

利用蒙特卡洛理论分析CMOS电路无时延和有时延电路平均功耗间的关系,估计时延功耗平均值,然后将电源电压转换时间设置为给定的常数,电源单体任务调度依据电压下降的顺序进行调整,减少了电源电压转换次数,从而降低动态能耗和电压转换过程中的能耗,并以此为依据设计了基于蒙特卡洛的嵌入式系统CMOS电路节能模型.实验结果表明,该模型可以有效降低嵌入式系统CMOS的电路能耗,获得理想的节能效果.     

应用于低功耗嵌入式处理器的功耗动态管理策略设计

为了降低嵌入式应用系统的功耗和成本,设计实现了一种应用于低功耗嵌入式处理器的功耗动态管理策略.该功耗动态管理策略包括多工作模式切换、动态频率调节、动态电压调节和快速可变的电压供给单元全集成,在满足功能和性能要求的基础上,根据处理器执行任务的需求变化,切换处理器的工作模式,动态调节工作频率与工作电压,降低功耗;快速可变的电压供给单元也集成于处理器中,支持工作电压的实时快速调节,降低系统成本.基于嵌入式应用系统样机的验证结果表明,应用系统执行不同的进程任务时,功耗均有效下降.在嵌入式应用系统中采用该功耗动态管理策略,能够有效降低系统的功耗与成本.     

可变压处理器上硬实时系统的作业调度

在设计实时嵌入式系统时,如果能够善于利用可变电压处理器,可以极大减少系统的能耗。介绍了在动态优先级和静态优先级情况下,确定调度某个给定作业集所需最低电压常量,确定可变电压处理器的最优电压调度方案的思想和算法。     

嵌入式设备中差异化多任务节能优化调度方法研究

当前任务节能调度方法通常需预先掌握嵌入式设备中差异化多任务的属性,但在实际应用中任务抵达处理器后才可获取任务属性,导致当前方法应用性较低。为此,提出一种新的嵌入式设备中差异化多任务节能优化调度方法,对嵌入式设备中处理器模型、任务模型和功耗模型进行描述。通过引入速度调节因子,依据松弛时间,结合功耗管理技术,降低嵌入式设备中差异化任务执行速度,达到合理调度与节省能耗之间的合理折中,给出嵌入式设备中差异化多任务节能优化调度的实现过程。实验结果表明,所提方法节能效果好,调度性能优。     

基于能耗的移动实时数据库系统服务质量管理

利用移动实时数据中服务质量技术来解决由于负载不可预测带来的性能不可靠性问题,同时结合不精确计算技术提出一种移动实时数据库性能测度(如事务错过截止期比率和能耗),来保障系统服务质量.利用反馈控制调度和处理器动态电压调节,从而实现系统性能和能耗自适应调整,并以一种新算法予以实现,以达到减少系统损失的目的.通过仿真实验评估算法可从稳定性能和暂态性能保证系统预定的服务质量规范.     

城轨牵引永磁同步电机驱动系统效率优化控制

针对城轨牵引内置式永磁同步电机直接转矩控制(IPMSM-DTC)系统存在谐波电压电流,引起电机铁芯损耗和铜损,降低系统运行效率的问题,提出基于开关频率优化的效率优化控制策略,选择自适应滞环宽度,采用零矢量象限间交错分布的优化方法,利用功率器件开关频率,优化PWM脉冲序列中零矢量;开发基于STM32F103嵌入式微控制器的效率优化控制系统.实验结果表明:该方法可以抑制逆变器输出电压电流谐波,减小开关次数,降低开关电流,从而减少电机铁芯损耗和铜损,提高系统效率,并改善系统的动态性能.     

基于动态电压调节的高性能业务系统能耗优化

提出一种面向高性能业务主机基于动态电压调节技术的能耗优化方法,该方法测量应用程序在不同频率下的性能和能耗,并建立性能约束下的能耗优化模型,优化业务系统的能耗;利用功率计测试了3种典型计算机系统在不同频率下运行程序的能耗;根据测试数据和系统能耗优化模型,对能耗优化方法进行了实验验证,结果显示:对于不同的时间约束条件和程序,所提方法可以节省16％的系统能耗.     

一种新的静态优先级在线节能调度算法

合理运用动态电压调整技术可有效降低嵌入式实时系统能耗.针对静态优先级实时调度,提出了一种能够有效分析松弛时间并尽可能平衡分配松弛时间的在线节能调度算法TPSRM.设计了一种两段式频率执行策略来改变任务执行时间的分配,能充分在线分析各种形式的松弛时间.通过尽可能合理降低高优先级任务的处理器执行频率来实现有效的在线频率调整.实验结果表明TPSRM算法可实现较好的节能效果.     

动态电压调整的系统级功耗管理模型

动态功耗管理技术还需更多的系统工作模型理论研究,该文提出了一种新的采用适于动态电压调整的系统级功耗管理方法,把电压调整比例因子从工作状态建模中独立出来进行优化,能更有效地调整延时和能耗的折衷。分别从理论分析和系统仿真的方法,对比了不同的固定电压策略和动态电压调整策略的工作性能。结果表明,采用上述理论模型优化搜索得到的电压调整策略实现在设定的不同工作条件下具有较强的速度功耗调节能力,能够满足具体工作的性能要求,并且节省很大的功耗。     

硬盘动态电源管理的实现方法

越来越多的嵌入式设备系统利用电池供电,而电池容量有限,故有必要通过电源管理来降低功耗,从而延长系统的可持续使用时间。硬盘在嵌入式系统特别是移动设备如笔记本电脑等的能耗中占据了相当大的比重,通过对硬盘进行电源管理能够显著地降低系统能耗。论文介绍了硬盘动态电源管理(DPM)的设计与实现,包括硬盘状态的转换,负载获取以及的策略优化算法的设计与实现,并在具体硬盘上进行了实验,实现了基于不同DPM策略优化算法的动态电源管理。实验的结果与预期结果相符合,达到了节省硬盘能耗的目的,由此证明了该论文所介绍的硬盘动态电源管理实现过程的可行性。