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嵌入式系统论文
嵌入式系统面向低功耗的协同设计
摘要：在系统设计中，低功耗系统或低功耗协同设计系统并没作为一个整体在当前的研
究中得到充分的重视。本文阐述在系统级设计中功耗的重要性，综述硬件低功耗、软件
低功耗和通信低功耗的设计方法，并给出实现低功耗设计的一种可行方法。
关键词：协同设计 硬件低功耗 软件低功耗 功耗估计
1 概述
对于当今的各种电子设备尤其是嵌入式系统来说，功耗是一个非常重要的问题。系统
部件产生的热量和功耗成比例，为解决散热问题而采取的冷却措施进一步增加了整个系
统的功耗。为了得到最好的结果，在设计初级阶段就要尽可能地考虑低功耗问题。
由于现在大部分数字系统都利用CMOS电路，因此，本文提出的思路和探讨领域，主要
指CMOS电路。在CMOS电路里，功耗由下式决定：
Ptotal=Pstatic+Pshort+CswfV2dd+Pslitching （1）
式（1）中，第一项静态功耗Pstatic是由漏电流消耗的，是在电路没有正常运转时产
生的，对于CMOS电路来说，这个功耗很小；后三项称为动态功耗，Pshort是在门电路输
出状态发生改变时两个CMOS晶体管同时导通产生的；第三项称为开关功耗，和时钟频率
f、供电电压Vdd和开关电容Csw有关；最后一项Pglitching是由电路中不需要的开关动作
产生的。从式（1）可以看出，在所有的功耗中，能够改进的部分只有开关功耗。在处理
器上绑定任务将影响开关电容，选择不同处理器将影响频率和供电电压。本文所考虑的
系统模型包括了常用的大部分结构：硬件部件（ASICs）、微处理器（DSPs、微控制器）
、存储器和内部互连网络。这里互连网络不指一条总线，而是指多条总线和点到点的连
接，甚至无线连接。
目前，对硬件的功耗估计可以在不同的抽象级别上进行：从慢而精确的门级功耗估计
到快
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