Nghiên cứu các phương pháp để giảm thiểu năng lượng trong phát triển hệ thống nhúng Vũ Văn Phúc Trường đại học Công nghệ Luận văn ThS.. Chương 1.Tổng quan.Trong chương này, chúng tôi
Trang 1Nghiên cứu các phương pháp để giảm thiểu năng lượng trong phát triển hệ thống nhúng
Vũ Văn Phúc
Trường đại học Công nghệ Luận văn ThS Kỹ thuật phần mềm; Mã số: 60 48 01 03 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Ngọc Bình
Năm bảo vệ: 2014
Abstract Về lý thuyết, luận văn đa ̣t đươ ̣c các kết quả chính sau:
Tổng hơ ̣p, hê ̣ thống hóa các kiến thức liên quan về hê ̣ thống nhúng , phần mềm nhúng để làm cơ sở lý thuyết cho nghiên cứu về giảm thiểu năng lượng trong hệ thống nhúng
Phân tích các nghiên cứu liên quan để tổng hơ ̣p , phân loa ̣i các phương pháp tối ưu điê ̣n năng tiêu thu ̣ để từ đó đưa ra các cải tiến hoă ̣c đề xuất phương pháp mới
Đề xuất và phát triển phương pháp tối ưu điê ̣n năng tiêu thu ̣ dựa trê n kỹ nghê ̣ ngược và tái cấu hình CPU Phương pháp này dựa trên kết hợp cả phần cứng , phần mềm hệ thống nhúng nhằm áp dụng cho các hệ thống nhúng đã tồn tại
Về thực nghiê ̣m, luâ ̣n văn đa ̣t được các kết quả sau:
Triển khai, thử nghiê ̣m mô ̣t số công cu ̣ biên di ̣ch chéo và di ̣ch ngược mã máy thành mã
hơ ̣p ngữ trong Ubuntu
Cài đặt chương trình phân tích mã hợp ngữ và tạo cấu hình tối ưu cho hệ thống nhúng với
vi xử lý MIPS
Xây dựng bô ̣ chương trình thử nghiê ̣m cho vi xử lý MIPS để đánh giá phương pháp tối ưu
Keywords Hệ thống nhúng; Phần mềm nhúng; Phần mềm
Content
Trang 2Chương 1.Tổng quan.Trong chương này, chúng tôi hệ thống hóa , giới thiệu một số khái niệm cơ
bản về hệ thống nhúng, phần mềm nhúng, xu hướng phát triển, khó khăn và thách thức, một số
hướng tiếp cận tối ưu trong hệ thống nhúng nhằm định hướng nghiên cứu cho phù hợp
Chương 2.Các phương pháp giảm thiểu năng lượng.Trong chương này, chúng tôi trình bày về
tổng quan các phương pháp để giảm thiểu năng lượng, khái niệm và mục đích của việc giảm thiểu năng lượng nói chung và của hệ thống nhúng nói riêng, tổng hợp và hệ thống hóa lại các
kết quả tối ưu năng lượng trong hệ thống nhúng thời gian gần đây
Chương 3.Phương pháp tối ưu điện năng tiêu thụ của hệ thống nhúng dựa trên kỹ nghệ ngược và tái cấu hình.Nội dung chương này được mô tả chi tiết phương pháp tối ưu điện năng, đưa ra mô
hình tổng quát, giải thích và triển khai phương pháp
Chương 4.Thực nghiệm Chương này sẽ mô tả công cụ được sử dụng để mô phỏng, xây dựng mô
hình thực nghiệm, từ các bài toán thông dụng sẽ được thử nghiệm dựa trên công cụ và mô hình
mô phỏng từ đó đưa ra sự so sánh về các kết quả thực thi và chúng ta có thể đánh giá được sự tối
ưu dựa trên phương pháp mà chúng ta đang sử dụng
Chương 5.Kết luận.Chương này tổng hợp, đánh giá các nội dung nghiên cứu và thực nghiệm về
phương pháp tối ưu đã trình bày trong các chương trước Trong mỗi giai đoạn, chúng tôi tóm lược về ý tưởng, triển khai và đánh giá các phương pháp tối ưu cũng như các đóng góp chính của luận án về lý thuyết và thực tiễn Đồng thời, chúng tôi cũng trình bày các kết quả nghiên cứu đã công bố trong các hội nghị, tạp chí về các phương pháp tối ưu Cuối cùng, trong mỗi giai đoạn, chúng tôi cũng tóm lược về hạn chế và phạm vi áp dụng của mỗi phương pháp, các vấn đề chưa giải quyết và đưa ra một số hướng nghiên cứu tiếp theo
References
Tiếng Việt
[1] Nguyễn Ngọc Bình, “Công nghê ̣ phần mềm nhúng”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội,
tr 1-57, 2014
[2] Phạm Thượng Cát, “Hệ thống nhúng và sự phát triển của công nghệ thông tin”, Tạp chí Tin học và Điều khiển học, T.21, S.1, tr 1-9, 2005
Tiếng Anh
[3] David E.Simon, “An Embedded Software Primer”, 1999, ISBN 0-201-61569
[4] V Tiwari, S Malik, A Wolfe, "Power Analysis of Embedded Software: A First Step
Towards Software Power Minimization," IEEE Trans VLSI Systems, vol 2, no 4, pp 437-445,
Dec 1994
[5] V Tiwari, S Malik, and A Wolfe, "Compilation techniques for low energy: An overview,"
in In Proceedings of Symposium Low-Power Electronics, San Diego, 1994
Trang 3[6] V Tiwari, S Malik, A Wolfe, M Tien-Chien Lee, "Instruction Level Power Analysis and
Optimization of Software," Journal of VLSI signal processing systems for signal, image and
video technology, vol 13, no 2, pp 223-238, Aug 1996
[7] K Choi, A Chatterjee, "Efficient Instruction-Level Optimization Methodology for
Low-Power Embedded Systems," in ISSS '01 Proceedings of the 14th international symposium on
Systems synthesis, Montréal, Québec, Canada, 2001, pp 147-152
[8] P Dongale, "Force-directed instruction scheduling for low power," in theses and
Dissertations, USA, 2003
[9] C.-L Su, C.-Y Tsui, A M Despain, "Low power architecture design and compilation techniques for high-performance processors," University of Southern California, ACAL, Technical Report ACAL-TR-94-01 1994
[10] A Parikh, M Kandemir, N Vijaykrishnan, and M Irwin, "Instruction scheduling based on
energy and performance constraints," in In IEEE Computer Society Annual Workshop on VLSI,
2000, pp 37-42
[11] A Parikh, S Kim, M Kandemir, N Vijaykrishnan, M.J Irwin, "Instruction Scheduling for
Low Power," Journal of VLSI Signal Processing, vol 37, no 1, pp 129-148, May 2004
[12] C Nian, H Yanxiang, C Yong, L Ximi, L Qian, "PSO Based InstructionScheduling for
Low Power," in 2012 International Conference on Computer Distributed Control and Intelligent
Enviromental Monitoring, 2012, pp 519-522
[13] M T.-C Lee, V Tiwari, S Malik, M Fujita, "Power Analysis and Minimization
Techniques for Embedded DSP Software," IEEE Trans on VLSI Systems, vol 5, no 1, pp
123-135, Mar 1997
[14] S Gupta and S Katkoori, "Force-directed scheduling for dynamic power optimization," in
Proceedings of IEEE Comupter Society Annual Symposium on VLSI, 2003, pp 68-73
[15] S Watanabe, T Sato, "Uncriticality-directed Low-power Instruction Scheduling," in ISVLSI
'08 Proceedings of the 2008 IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI, 2008, pp
69-74
[16] V Tiwari, S Malik, and A Wolfe, "Power analysis of intel 486dx2," Princeton University, Dept of Electrical Engineering, Technical Report CE-M94-5 1994
[17] V Tiwari, T Lee, and D Maheshwari, "Power analysis of the sparclite mb86934," Fujitsu Labs of America, Technical Report FLA-CAD-94-01 1994
[18] H Tomiyama, T Ishihara, A Inoue, and H Yasuura, "Instruction scheduling for power reduction in processor-based system design," in Proceedings of Design, Automation and Test in Europe, 1998, pp 855-860
Trang 4[19] Asif, N Software Reverse Engineering,SoftResearch Press, 2006, pp.76-85
[20] Brooks, D., Tiwari, V and Martonosi, M "Wattch: A Framework for Architectural-level Power Analysis and Optimizations"'Proceedings of the 27th Annual International Symposium on Computer Architecture', ACM, New York, NY, USA, 2000, pp 83-94
[21] Chakraborty, R S and Bhunia, S "Hardware Protection and Authentication Through Netlist Level Obfuscation"'Proceedings of the 2008 IEEE/ACM International Conference on Computer-Aided Design', IEEE Press, Piscataway, NJ, USA, 2008, pp 674-677
[22] Chedid, W., Yu, C and Lee, B "Power Analysis and Optimization Techniques for Energy
Efficient Computer Systems.," Advances in Computers (63), 2005, pp 130-165
[23] Cui, W., Kannan, J and Wang, H J "Discoverer: Automatic Protocol Reverse Engineering from Network Traces"'Proceedings of 16th USENIX Security Symposium on USENIX Security Symposium', USENIX Association, Berkeley, CA, USA, 2007, pp 1-14
[24] Eilam, E and Chikofsky, E J Reversing : secrets of reverse engineering, Wiley,
Indianapolis (Ind.), 2005
[25] Mobius, C., Dargie, W and Schill, A "Power Consumption Estimation Models for
Processors, Virtual Machines, and Servers," IEEE Transactions on Parallel and Distributed
Systems, 2013, pp 1-10
[26] Pedram, M "Power Optimization and Management in Embedded Systems"'Proceedings of the 2001 Asia and South Pacific Design Automation Conference', ACM, New York, NY, USA,
2001, pp 239-244
[27] Zeng, G., Tomiyama, H and Takada, H "Power Optimization for Embedded System Idle Time in the Presence of Periodic Interrupt Services.", in Rettberg, A., Zanella, M C., Dömer, R., Gerstlauer, A and Rammig, F.-J., ed.,'IESS', Springer, 2007, pp 241-254
[28] Bui Ngoc Hai (2014), A Software Approach For Lower Power Consumption, A thesis submitted in fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Computer Science, Faculty of Information Technology University of Engineering and Technology Vietnam National University, Hanoi
[29] Qing Li and Carolyn Yao, “Real-Time Concepts for Embedded Systems”, ISBN:1578201241, CMP Books © 2003
[30] Chaitin, G., Aslander, M., Chandra, A., Cocke, J., Hopkins, M., And Markstein, P 1981
Register allocation via coloring Comput Lang 6, 1, 47–57
[31] Aho, A., Setthi, R., And Ullman, J Compilers: Principles,Techniques, and Tools Addison-Wesley, Reading, MA, 1986
Trang 5[32] Garey, M R And Johnson, D S Computers and Intractibility – A Guide to the Theory of NP-Completeness W H Freeman and Co., New York, NY, 1979
[33] Michael Barr, Anthony Massa, Programming Embedded Systems, O'Reilly, October 01,
2006
[34] Peter Marwedel,Embedded System Design,University of Dortmund, Germany, 2006