[发明专利]一种快速的指令级处理器能耗估算方法

摘要

本发明公开了一种快速的指令级处理器能耗估算方法，属于嵌入式系统软件能耗优化设计领域。本发明的方法包括：定义程序运行过程中所对应的处理器能耗，包括指令在数据通路上的基本能耗和指令间相互影响造成的能耗，后者包括各种流水线停顿、Cache访问及访存操作的能耗；利用体系结构级能耗模拟器模拟软件能耗的结果，统计分析方法获得参数的值；在指令级模拟器上，模拟执行程序，统计程序的指令条数Ni；模拟Cache访问过程，统计程序执行过程中的Cache操作次数；在程序执行结束后，利用统计获得的系数和参数计算该程序在处理器上的能耗。本发明在保持体系结构级能耗模拟方法具有的较高精度基础上，显著加快了软件能耗的估算速度，具有良好的可用性。

主权项

1.一种快速的指令级处理器能耗估算方法，其特征在于，包含以下步骤：A.定义程序运行过程中所对应的处理器能耗，是该程序指令执行涉及到的数据通路上的相关部件能耗之和，包括指令在数据通路上的基本能耗和指令间相互影响造成的能耗，后者包括各种流水线停顿、Cache访问及访存操作的能耗。公式表示为：E_cache＝N_IM*E_IMiss+N_DM*E_DMiss+N_IH*E_IHit+N_DH*E_DHit其中N_i、N_IM、N_DM、N_IH、N_DH是系数，在模拟执行软件的过程中统计获得，其含义分别为：-N_i表示执行的指令条数；-N_IM表示发生ICacheMiss的次数；-N_DM表示发生DCacheMiss的次数；-N_IH表示发生ICacheHit的次数；-N_DH表示发生DCacheHit的次数。E_i、E_IMiss、E_DMiss、E_IHit、E_DHit是能耗参数，其含义分别是：-E_i表示指令在五段流水线上访问不同的计算部件和逻辑部件的基本能耗，因指令而异；-E_IHit表示单次ICacheHit能耗，是读写ICache的能耗；-E_IMiss表示单次ICacheMiss能耗，是通过内部总线读写下一级Cache或者内存时在内部总线上的指令传输能耗；-E_DHit表示单次DCacheHit能耗，是读写DCache的能耗；-E_DMiss表示单次DCacheMiss能耗，是通过内部总线读写下一级Cache或者内存时在内部总线上的数据传输能耗；B.利用体系结构级能耗模拟器模拟软件能耗的结果，统计分析方法获得能耗参数E_i、E_IMiss、E_DMiss、E_IHit、E_DHit的值； C.在指令级模拟器上，模拟执行程序，统计程序的指令条数N_i；D.在指令级模拟器上，模拟Cache访问过程，统计程序执行过程中发生ICacheMiss、DCacheMiss、ICacheHit、DCacheHit的次数N_IM、N_DM、N_IH、N_DH；E.利用步骤B获得的能耗参数E_i、E_IMiss、E_DMiss、E_IHit、E_DHit，在程序执行的过程中或结束之后，利用步骤C、D获得的N_i、N_IM、N_DM、N_IH、N_DH，根据步骤A所述定义计算该程序在处理器上的能耗。