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5 Bewertung und Validierung
5.4.9 Größtmöglicher Energieverbrauch
In manchen Kontexten sind dagegen der größtmögliche Energieverbrauch oder die
größtmögliche Leistungsaufnahme interessant.
Definition 5.22: Der größtmögliche Energieverbrauch (engl. Worst Case Energy
Consumption (WCEC)) eines eingebetteten Systems ist das Maximum des Energieverbrauchs, der für alle Eingaben und alle Anfangszustände möglich ist.
Definition 5.23: Die größtmögliche Leistungsaufnahme (engl. Worst Case Power
Consumption (WCPC)) eines eingebetteten Systems ist das Maximum der Leistungsaufnahme, die für alle Eingaben und alle Anfangszustände möglich ist.
Die größtmögliche Leistungsaufnahme spielt bei der Dimensionierung der Verbindungen und der Stromversorgung eine Rolle. Der größtmögliche Energieverbrauch ist
für die Wahl eines Batteriesystems relevant. Dieses muss die WCEC-Anforderungen
erfüllen. Eine sichere obere Schranke für die WCEC kann wie folgt berechnet werden:
WCEC ≤
∫ WCET
0
WCPC dt = WCET ∗ WCPC
(5.41)
Jayaseelan et al. [272], Pallister et al. [443] und Wägemann et al. [558] haben
Methoden zur Bestimmungen engerer Schranken vorgeschlagen.
5.5 Thermische Modelle
Das Streben nach höherer Leistung eingebetteter Systeme macht es wahrscheinlicher, dass Komponenten im Betrieb heiß werden. Die Temperaturen der einzelnen
Komponenten eines eingebetteten Systems haben einen großen Einfluss auf ihre
Verwendbarkeit, z.B. auf die Qualität von Sensorwerten. Überhitzte Komponenten
können auch dazu führen, dass das betroffene eingebettete System selbst ganz ausfällt oder dass andere Systeme geschädigt werden. Ein Beispiel hierfür wäre eine
entstehende Brandgefahr. Aber auch wenn kein direkter Ausfall vorliegt, können
überhitzte Komponenten andere Folgen haben. Beispielsweise kann die Lebensdauer eines Systems durch Überhitzung erheblich sinken (siehe Gleichung (5.73) auf
Seite 309). Auch kann es notwendig sein, Teile von Silizium-Chips von der Stromversorgung zu trennen, um Überhitzung zu vermeiden. Dies wurde unter dem Begriff
dark silicon bekannt [153].
Das thermische Verhalten eingebetteter Systeme hängt eng mit der Umwandlung
von elektrischer Energie in Wärme zusammen. Daher sind Temperaturmodelle eng
mit Energiemodellen verwandt. Grundlage für Temperaturmodelle sind physikalische Gesetze6.
6 Wir benutzen hier das Symbol θ zur Bezeichnung von Temperaturen, um eine Verwechslung mit
Perioden zu vermeiden, für die das Symbol T verwendet wird.
5 Bewertung und Validierung
5.4.9 Größtmöglicher Energieverbrauch
In manchen Kontexten sind dagegen der größtmögliche Energieverbrauch oder die
größtmögliche Leistungsaufnahme interessant.
Definition 5.22: Der größtmögliche Energieverbrauch (engl. Worst Case Energy
Consumption (WCEC)) eines eingebetteten Systems ist das Maximum des Energieverbrauchs, der für alle Eingaben und alle Anfangszustände möglich ist.
Definition 5.23: Die größtmögliche Leistungsaufnahme (engl. Worst Case Power
Consumption (WCPC)) eines eingebetteten Systems ist das Maximum der Leistungsaufnahme, die für alle Eingaben und alle Anfangszustände möglich ist.
Die größtmögliche Leistungsaufnahme spielt bei der Dimensionierung der Verbindungen und der Stromversorgung eine Rolle. Der größtmögliche Energieverbrauch ist
für die Wahl eines Batteriesystems relevant. Dieses muss die WCEC-Anforderungen
erfüllen. Eine sichere obere Schranke für die WCEC kann wie folgt berechnet werden:
WCEC ≤
∫ WCET
0
WCPC dt = WCET ∗ WCPC
(5.41)
Jayaseelan et al. [272], Pallister et al. [443] und Wägemann et al. [558] haben
Methoden zur Bestimmungen engerer Schranken vorgeschlagen.
5.5 Thermische Modelle
Das Streben nach höherer Leistung eingebetteter Systeme macht es wahrscheinlicher, dass Komponenten im Betrieb heiß werden. Die Temperaturen der einzelnen
Komponenten eines eingebetteten Systems haben einen großen Einfluss auf ihre
Verwendbarkeit, z.B. auf die Qualität von Sensorwerten. Überhitzte Komponenten
können auch dazu führen, dass das betroffene eingebettete System selbst ganz ausfällt oder dass andere Systeme geschädigt werden. Ein Beispiel hierfür wäre eine
entstehende Brandgefahr. Aber auch wenn kein direkter Ausfall vorliegt, können
überhitzte Komponenten andere Folgen haben. Beispielsweise kann die Lebensdauer eines Systems durch Überhitzung erheblich sinken (siehe Gleichung (5.73) auf
Seite 309). Auch kann es notwendig sein, Teile von Silizium-Chips von der Stromversorgung zu trennen, um Überhitzung zu vermeiden. Dies wurde unter dem Begriff
dark silicon bekannt [153].
Das thermische Verhalten eingebetteter Systeme hängt eng mit der Umwandlung
von elektrischer Energie in Wärme zusammen. Daher sind Temperaturmodelle eng
mit Energiemodellen verwandt. Grundlage für Temperaturmodelle sind physikalische Gesetze6.
6 Wir benutzen hier das Symbol θ zur Bezeichnung von Temperaturen, um eine Verwechslung mit
Perioden zu vermeiden, für die das Symbol T verwendet wird.