一种针对ARM指令集的层次分类功耗测量方法

摘要

本发明公布了一种适用于ARM指令集的功耗测量方法—层次分类功耗测量方法。首先将ARM指令集按照指令类型分成四类，然后再对各类指令按照寻址方式进行分类，最后按照不同寻址方式下操作数的不同进行分类。通过在ARM7TDMI处理器进行实验，根据测试结果完善指令集功耗仿真器HMSim，使仿真测试环境更加接近实际硬件环境，从而为嵌入式软件的功耗测量提供更方便、精确的测试环境。本发明提出的层次分类功耗测量方法应用在HMSim功耗模拟器上之后，应用程序在HMSim上运行的功耗值与实际硬件环境相比，误差在10％以内。

主权项

一种针对ARM指令集的层次分类功耗测量方法，其特征在于该方法的步骤如下：1)首先，将ARM指令集的九类指令归纳为数据处理类、存储加载交换类、状态寄存器访问和跳转类、协处理器指令类四类；2)其次，根据指令寻址方式对四类指令二次分类，数据处理类指令主要采用立即寻址和寄存器寻址，对存储加载和交换类指令主要采用基址变址寻址和多寄存器寻址，对状态寄存器访问和跳转类指令主要采用相对寻址；3)然后，根据立即数类型对寻址方式三次分类，立即数类型将影响立即寻址和寄存器寻址，立即数类型可分为四类，每一类对指令功耗和周期数的影响相同，因此，采用等价类划分方法进行测量；4)经上述分类测量后，将每一种指令不同形式的电流值做加权平均，即为该指令的电流基准值；5)获得指令的电流基准值之后，使用如下公式计算指令功耗： E instr = I instr * V f * a C cycle + D ij 其中，a表示三级流水线对指令周期数的影响因子，Iinstr表示单条指令的基准电流值，即单条指令在1个时钟周期内所需的电流值，V表示ARM处理器的电压，f表示ARM处理器的频率，Ccycle表示执行该条指令所需的时钟周期数，Dij表示指令对功耗；6)步骤5)公式中Ccycle按照下面的公式计算：Ccycle＝k1+2k2+k3+k4其中，系数k1，k2，k3，k4＞＝0为整数，分别表示执行一条指令所需内部周期(I)、非连续的周期(N)、连续的周期(S)和协处理器寄存器传输周期(C)四种存储周期的个数。