處理器全方位能耗測量的實(shí)現(xiàn)
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2. 一致性：
因?yàn)槲覀兛梢愿鶕?jù)需要多次重復(fù)測試和任意提高采樣頻率，所以EnergyBench會(huì)進(jìn)行多次采樣，直到可以通過精確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到平均功耗。如果每次重復(fù)的值偏差太大，則可以通過提高采樣頻率以增加精確性并降低偏差。
3. 可重復(fù)性：
測量過程重復(fù)多次以保證測量準(zhǔn)確性，并計(jì)算最終結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差。還可以很容易得到任何的檢測偏差，因?yàn)槊看芜\(yùn)行每個(gè)基準(zhǔn)都產(chǎn)生基準(zhǔn)每次重復(fù)的平均耗電量。當(dāng)然，如果假定供應(yīng)商提供的目標(biāo)器件是具有普遍性的，那么對該器件進(jìn)行測試而得到結(jié)果就認(rèn)為是可信的。同時(shí)EEMB一直都有非常嚴(yán)格的認(rèn)證程序，以保證所選中的被測芯片具有代表性。
基于同樣的原因，針對生產(chǎn)制造過程中出現(xiàn)任何細(xì)小偏差的潛在可能性，所有半導(dǎo)體制造商都應(yīng)該事先有所考慮，而EnergyBench面向眾多潛在應(yīng)用的測試，恰恰可以幫助制造商深入了解如何選擇測試芯片和測試，因?yàn)檫@些都會(huì)最終影響功耗測試結(jié)果。
在某個(gè)基準(zhǔn)運(yùn)行完多次重復(fù)測試，并捕獲所有測量采樣數(shù)據(jù)后，分析模塊會(huì)根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出進(jìn)行該基準(zhǔn)測試的平均功耗。根據(jù)平均功耗值，EEMBC功率分析模塊通過分析每次測試捕獲的樣本，尋找數(shù)據(jù)樣本中的最小值和最大值。
如果特定采樣頻率的變動(dòng)太大，用戶可提高頻率和/或基準(zhǔn)重復(fù)次數(shù)，直至上述采樣數(shù)據(jù)足夠穩(wěn)定，這樣平均值的置信區(qū)間在落在指定公差(95%)范圍內(nèi)，從而保證所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
EnergyBench測試的最終結(jié)果是芯片在運(yùn)行某個(gè)基準(zhǔn)測試時(shí)的平均功耗值。
EEMBC 認(rèn)證的 EnergymarkTM測試結(jié)果作為一個(gè)可選參數(shù)，芯片制造商可選擇將它與芯片性能參數(shù)一起提供給客戶，作為表明處理器電量消耗的參考。
EnergyBench規(guī)范規(guī)定器件的準(zhǔn)備時(shí)間至少30分鐘，環(huán)境溫度為70°F+/-5°F。
這些基本條件對于確保結(jié)果的一致性非常重要。因?yàn)橛凶C據(jù)表明隨著器件溫度的升高，其功耗也會(huì)隨之升高。
DAQ卡允許且EnergyBench規(guī)范也要求測量處理器上的所有power rail。顯然地，對于那些引腳數(shù)量有限的低端A R M b a s e d器件而言，能測量的power rail很少。具有多電源輸入的高端ARM based器件則必須進(jìn)行多次運(yùn)行基準(zhǔn)，以便捕獲完整的處理器功耗數(shù)據(jù)。EnergyBench的Test Harness中包括多個(gè)可執(zhí)行文件，可同時(shí)測量一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)power rail。對于使用多個(gè)power rail(即內(nèi)核電源和I/O電源)實(shí)現(xiàn)的處理器，可通過兩種方法計(jì)算基準(zhǔn)每次重復(fù)測試的功耗。在第一種方法中，EnergyBench使用DAQ卡最多可同時(shí)測量三個(gè)p owerrail。但使用此方法時(shí)，因?yàn)樗型ǖ蓝急仨毷褂孟嗤牟蓸勇?，所以可能需要降低D A Q卡的采樣率，以便主機(jī)能夠跟得上采樣過程(這是因?yàn)橥瑫r(shí)輸入數(shù)據(jù)過多)。另外，也可以單獨(dú)測量power rail，每個(gè)power rail功耗值的總和即為累積功耗總值。
究竟選用哪種方法呢?
首先，有些處理器的power rail數(shù)量超過三個(gè)。即使同時(shí)測量了三個(gè)power rail，但仍然有必要對某個(gè)power rail進(jìn)行單獨(dú)測量，或考慮在更多輸入通道上使用DAQ卡。
此外，采樣頻率應(yīng)該與處理器的操作頻率成比例，以確保每個(gè)基準(zhǔn)在重復(fù)測試時(shí)采樣到數(shù)據(jù)足夠充足。為了容納G H z級(jí)處理器，可能需要較高的采樣率，以便主機(jī)一次只測試一個(gè)power rail。
為深入了解該方法，我們考慮到許多替代方案。如指定功耗測量時(shí)的連接溫度以及使用高頻示波器和高可控測試環(huán)境。但是，由于我們并非為了描述芯片特征本身，而是為了確定典型功耗，所以我們決定使用可用硬件和控制環(huán)境溫度，而不是連接或某個(gè)案例的溫度。另一個(gè)問題是功耗測量需要面向從低至5MHz微控制器到高至當(dāng)今市場上速度最快的處理器等目標(biāo)器件。因此還必需考慮能夠在多處重復(fù)該測量而不是在某種特定環(huán)境下，并對結(jié)果進(jìn)行獨(dú)立驗(yàn)證。使用可編程DAQ，我們可以輕松指定參數(shù)(如采樣頻率)，然后永久保留捕獲的所有數(shù)據(jù)。
總之，當(dāng)前的典型功耗的電流圖并不依賴于標(biāo)準(zhǔn)過程、標(biāo)準(zhǔn)集或工作負(fù)載。
EnergyBench提供若干工具，這些工具可容易低與經(jīng)濟(jì)實(shí)用的硬件結(jié)合使用，以便使用E EM B C開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)方法測量典型功耗。
評(píng)論