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嵌入式系统论文
基于复杂度的嵌入式软件功耗模型
摘要：系统功耗是嵌入式系统的一个重要方向，功耗很大程度上取决于执行的软件。传
统的底层指令级模型功耗分析方法虽然能比较准确地估算出嵌入式系统的功耗，但是这
种方法所需要的时间过长。本文介绍一种高层嵌入式软件功耗分析估测方法，以对象函
数所使用的算法的复杂度来对该函数构建功耗模型，从而根据此功耗模型能快速估算出
该函数在各种输入情形下的功耗情况。
关键词：算法复杂度 嵌入式系统 软件功耗模型
1 嵌入式软件功耗
嵌入式系统的功耗主要来自微处理器的功耗与外围部件的功耗。虽然能量的水泵最终
发生在底层硬件，但是微处理器的功耗很大程度上取决于其所执行的软件。因此，对嵌
入式系统的功耗分析越来越多地转移到软件的角度上来，将能量的消耗过程视作软件执
行过程。
目前的嵌入式软件功耗分析大多数都是基于指令级功耗模型的分析方法。在这种模型
中，嵌入式软件程序的功耗由单条指令的基本功耗开销、连续执行不同类型的指令造成
的功耗开销以及额外的功耗开销（如流水线断流、Cache不命中）等构成。虽然这种底层
的嵌入式软件功耗的分析方法的准确性较高，但是其分析过程需要在特定微处理器平台
上将程序翻译成汇编指令，然后通过逐条指令功耗分析和综合因素考虑，最后才能估算
出该程序在某种微处理器上执行的系统功能，需要相当长的分析时间。
2 基于复杂度的嵌入式软件功耗模型
针对指令级功耗模型的瓶颈，本文介绍一种基于复杂度的嵌入式软件功耗模型，利用
现有条件能快速估算出某函数的功耗情况。
在嵌入式软件应用中大量使用的多媒体计算和其它数据密集型计算中，经常用到诸如
查找、排序、矩阵运算等算法。由于这些算法的平均复杂度都是已知的，因此复杂度成
为这些嵌入式软件程序的一个重要特征，同样也能够成为分析和估测嵌入式软件功耗的
一种重要依据。基于复杂度的嵌
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