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微处理器功耗性能的测试标准

作者:时间:2012-08-31来源:网络收藏

随着嵌入式系统在消费电子和工业设备中的广泛应用,已经开始像时钟速度和系统一样成为的一个核心特性。为了确定各种效率,嵌入式基准协会开发了一个有力的工具DDEnergyBench。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/193312.htm

同协会的其他benchmark一起使用,EnergyBench可以测试处理器在进行一系列标准应用任务时的大小。有了这样一个同测试紧密联系的功耗标准测度,设计工程师就能比较多个供应商提供的微处理器的性能/功耗,从而选择一款最适合自己应用的产品。

测试方法

EnergyBench采用National Instruments公司的一个8通道的数据采集卡和LabVIEW软件。可以支持三个能量(电压和电流)测试加上一个触发通道,数据采集卡对触发通道和电压一起采样,并且把结果输出到一个文件里。灵活的触发机制可以将功耗测试同性能benchmark同步,这一点可以保证功耗测试是在benchmark代码的同步部分内进行,从而避免将benchmark初始化阶段的功耗包括进去。LabVIEW采样程序接受一个配置文件,它可以通过为触发探测和电压电流通道一起指定电

压来定义触发机制。

一个benchmark要称得上标准化,它的结果必须是可靠的、可重复的,并且是一致的。EnergyBench采用几种方法来达到统计学上的精确结果。

作为一个规则,采样模块必须使用不同的采样频率调用数次。一般的,为了得到精确的结果,采样频率必须是2倍以上Nyquist频率或者是一些随机数。伪随机方法是benchmark以一个与benchmark执行频率无关的频率运行时进行多次取样。假定benchmark的每个遍历(iteration)以周期性的时间间隔出现,那么错开这个周期来取样就可以保证每个遍历(iteration)内在伪随机点时取样。这种方法可以简单地实现和保证统计上的精确结果。一旦所有的测试取样都已完成,分析模块将开始计算benchmark的每个遍历(iteration)上消耗的能量的平均值。嵌入式微处理器基准协会的功耗分析模块分析这些采样,决定每个遍历(iteration)所使用的能量,找出最大值和最小值。

对于某个特定的采样频率,如果测试值变化太大,用户可以增大采样频率和/或遍历(iteration)次数,直到有足够的采样,以便满足平均值误差在规定的5%之内。EnergyBench测试的最终结果是工作量一次遍历(iteration)上消耗的能量的平均值,该工作量是指在目标器件上运行benchmark时的工作量,该过程如图1所示。

11.jpg

图1 EnergyBench的数据给出了评估处理器功耗效率的基础

结果在功率分析模块中以energy/iteration表显示,图1中同时显示了分析的遍历(iteration)次数。用户也可以使用EEMBC测试套件来测试最大和最小功耗。

测试条件

EnergyBench规定,器件测试时,至少预热30分钟,器件周围的环境温度为70°F±5°F,这些规定可以保证测试结果的一致性,因为器件温度升高时,其功耗也会显著增加。

EnergyBench的规定中还要求处理器上的所有功率轨(power rail)都要测试,对于有超过1个功率轨(power rail)(如核心功率和I/0功率)的处理器,有两种方法来计算benchmark的每个遍历(iteration)的功耗。使用数据采集卡,EnergyBench可以同时测试最多3个rail,在这种方法中,所有通道都以同样速率采样,因此,数据采集卡的采样率可能需要降低,以便主机的处理能力与采样率相匹配。另一种方法,是采取分别测试各个rail,将每个rail消耗的能量之和作为整个功耗。该如何决定采用哪种测试方法呢?首先,一些处理器有超过3个功率轨(power rail),在这种情况下,即使三个rail同时测试,但个别rail还是需要单独测试。另外,要根据处理器的工作频率选择合适的采样率,以便允许有足够的采样。为了满足几GHz的处理器,采样率一般会非常高,以致主机因为无法跟得上这么快的速度而一次只能进行一个rail的测试。



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