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微處理器功耗性能的測試標(biāo)準(zhǔn)

作者: 時間:2012-08-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

隨著嵌入式系統(tǒng)在消費電子和工業(yè)設(shè)備中的廣泛應(yīng)用,已經(jīng)開始像時鐘速度和系統(tǒng)一樣成為的一個核心特性。為了確定各種效率,嵌入式基準(zhǔn)協(xié)會開發(fā)了一個有力的工具DDEnergyBench。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/193312.htm

同協(xié)會的其他benchmark一起使用,EnergyBench可以測試處理器在進行一系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用任務(wù)時的大小。有了這樣一個同測試緊密聯(lián)系的功耗標(biāo)準(zhǔn)測度,設(shè)計工程師就能比較多個供應(yīng)商提供的微處理器的性能/功耗,從而選擇一款最適合自己應(yīng)用的產(chǎn)品。

測試方法

EnergyBench采用National Instruments公司的一個8通道的數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW軟件??梢灾С秩齻€能量(電壓和電流)測試加上一個觸發(fā)通道,數(shù)據(jù)采集卡對觸發(fā)通道和電壓一起采樣,并且把結(jié)果輸出到一個文件里。靈活的觸發(fā)機制可以將功耗測試同性能benchmark同步,這一點可以保證功耗測試是在benchmark代碼的同步部分內(nèi)進行,從而避免將benchmark初始化階段的功耗包括進去。LabVIEW采樣程序接受一個配置文件,它可以通過為觸發(fā)探測和電壓電流通道一起指定電

壓來定義觸發(fā)機制。

一個benchmark要稱得上標(biāo)準(zhǔn)化,它的結(jié)果必須是可靠的、可重復(fù)的,并且是一致的。EnergyBench采用幾種方法來達到統(tǒng)計學(xué)上的精確結(jié)果。

作為一個規(guī)則,采樣模塊必須使用不同的采樣頻率調(diào)用數(shù)次。一般的,為了得到精確的結(jié)果,采樣頻率必須是2倍以上Nyquist頻率或者是一些隨機數(shù)。偽隨機方法是benchmark以一個與benchmark執(zhí)行頻率無關(guān)的頻率運行時進行多次取樣。假定benchmark的每個遍歷(iteration)以周期性的時間間隔出現(xiàn),那么錯開這個周期來取樣就可以保證每個遍歷(iteration)內(nèi)在偽隨機點時取樣。這種方法可以簡單地實現(xiàn)和保證統(tǒng)計上的精確結(jié)果。一旦所有的測試取樣都已完成,分析模塊將開始計算benchmark的每個遍歷(iteration)上消耗的能量的平均值。嵌入式微處理器基準(zhǔn)協(xié)會的功耗分析模塊分析這些采樣,決定每個遍歷(iteration)所使用的能量,找出最大值和最小值。

對于某個特定的采樣頻率,如果測試值變化太大,用戶可以增大采樣頻率和/或遍歷(iteration)次數(shù),直到有足夠的采樣,以便滿足平均值誤差在規(guī)定的5%之內(nèi)。EnergyBench測試的最終結(jié)果是工作量一次遍歷(iteration)上消耗的能量的平均值,該工作量是指在目標(biāo)器件上運行benchmark時的工作量,該過程如圖1所示。

11.jpg

圖1 EnergyBench的數(shù)據(jù)給出了評估處理器功耗效率的基礎(chǔ)

結(jié)果在功率分析模塊中以energy/iteration表顯示,圖1中同時顯示了分析的遍歷(iteration)次數(shù)。用戶也可以使用EEMBC測試套件來測試最大和最小功耗。

測試條件

EnergyBench規(guī)定,器件測試時,至少預(yù)熱30分鐘,器件周圍的環(huán)境溫度為70°F±5°F,這些規(guī)定可以保證測試結(jié)果的一致性,因為器件溫度升高時,其功耗也會顯著增加。

EnergyBench的規(guī)定中還要求處理器上的所有功率軌(power rail)都要測試,對于有超過1個功率軌(power rail)(如核心功率和I/0功率)的處理器,有兩種方法來計算benchmark的每個遍歷(iteration)的功耗。使用數(shù)據(jù)采集卡,EnergyBench可以同時測試最多3個rail,在這種方法中,所有通道都以同樣速率采樣,因此,數(shù)據(jù)采集卡的采樣率可能需要降低,以便主機的處理能力與采樣率相匹配。另一種方法,是采取分別測試各個rail,將每個rail消耗的能量之和作為整個功耗。該如何決定采用哪種測試方法呢?首先,一些處理器有超過3個功率軌(power rail),在這種情況下,即使三個rail同時測試,但個別rail還是需要單獨測試。另外,要根據(jù)處理器的工作頻率選擇合適的采樣率,以便允許有足夠的采樣。為了滿足幾GHz的處理器,采樣率一般會非常高,以致主機因為無法跟得上這么快的速度而一次只能進行一個rail的測試。



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