7.4 Energieverwaltung und thermisches Management
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Schlupf verfügbar ist, erleichtern viele Spannungsstufen das Finden von solchen
Spannungsstufen, die dem Optimum nahe sind. In der Praxis liefern aber bereits vier
Spannungsstufen häufig gute Ergebnisse.
In vielen Fällen laufen Tasks tatsächlich schneller ab, als ihre vorhergesagte
WCET EST angibt. Diese Eigenschaft kann vom obigem Algorithmus nicht ausgenutzt werden. Diese Einschränkung lässt sich beseitigen, indem Checkpoints eingeführt werden, zu denen die tatsächliche und worst case-Ausführungszeiten verglichen
werden. Auf Basis dieser Information kann die Spannung potenziell reduziert werden
[29]. Weiterhin wurde Spannungsskalierung in Multiraten-Taskgraphen vorgeschlagen [479]. DVS kann mit anderen Optimierungen wie body biasing [370] kombiniert
werden. Die body biasing-Technik dient zur Reduktion von Leckströmen.
7.4.2 Dynamische Leistungsverwaltung (DPM)
Um den Energieverbrauch zu reduzieren, können wir auch Stromsparzustände, wie
auf Seite 161 beschrieben, ausnutzen. Die grundlegende Frage bei der Verwendung
von DPM ist es, wann ein System in den energiesparenden Zustand wechseln soll.
Einfache Ansätze verwenden nur einen einfachen Zeitgeber, um in einen energiesparenden Zustand zu wechseln. Aufwändigere Ansätze modellieren die Ruhezeiten
durch stochastische Prozesse und setzen diese dann dazu ein, um die Verwendung von
Subsystemen mit größerer Genauigkeit vorherzusagen. Auf Exponentialverteilungen
basierende Modelle haben sich dabei als unpräzise herausgestellt. Ausreichend genaue Modelle beruhen z.B. auf der renewal theory [490].
Es existieren einige Veröffentlichungen, die das Thema Energieverwaltung umfassend behandeln (z.B. [46, 357]). Zudem gibt es weiterentwickelte Algorithmen, die
DVS und DPM zu einem einzigen Optimierungsansatz zur Einsparung von Energie
zusammenfassen [491]. Die Zuordnung von Spannungen und die Berechnung von
Übergangszeitpunkten für DPM könnten die beiden letzten Schritte der Optimierung
eingebetteter Software darstellen.
Energieverwaltung ist eng mit dem Temperaturmanagement verknüpft.
7.4.3 Verwaltung des thermischen Verhaltens
Die Temperaturverwaltung basiert auf zur Laufzeit verfügbaren Temperaturinformationen. Diese Informationen werden verwendet, um die Erzeugung zusätzlicher
Wärme zu steuern, zusätzlich hat sie einen Einfluss auf die Kühlmechanismen. Die
Steuerung von Lüftern kann als ein sehr einfacher Fall von Temperaturverwaltung
angesehen werden. Weiterhin könnten Systeme sich komplett oder teilweise abschalten, wenn die Temperaturen einen maximalen Grenzwert überschreiten. Es können
so wieder abgeschaltete Teile von Silizium-Chips entstehen, die man dark silicon
nennt. Fortschrittlichere Systeme könnten zudem Taktfrequenzen und Spannungen
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Schlupf verfügbar ist, erleichtern viele Spannungsstufen das Finden von solchen
Spannungsstufen, die dem Optimum nahe sind. In der Praxis liefern aber bereits vier
Spannungsstufen häufig gute Ergebnisse.
In vielen Fällen laufen Tasks tatsächlich schneller ab, als ihre vorhergesagte
WCET EST angibt. Diese Eigenschaft kann vom obigem Algorithmus nicht ausgenutzt werden. Diese Einschränkung lässt sich beseitigen, indem Checkpoints eingeführt werden, zu denen die tatsächliche und worst case-Ausführungszeiten verglichen
werden. Auf Basis dieser Information kann die Spannung potenziell reduziert werden
[29]. Weiterhin wurde Spannungsskalierung in Multiraten-Taskgraphen vorgeschlagen [479]. DVS kann mit anderen Optimierungen wie body biasing [370] kombiniert
werden. Die body biasing-Technik dient zur Reduktion von Leckströmen.
7.4.2 Dynamische Leistungsverwaltung (DPM)
Um den Energieverbrauch zu reduzieren, können wir auch Stromsparzustände, wie
auf Seite 161 beschrieben, ausnutzen. Die grundlegende Frage bei der Verwendung
von DPM ist es, wann ein System in den energiesparenden Zustand wechseln soll.
Einfache Ansätze verwenden nur einen einfachen Zeitgeber, um in einen energiesparenden Zustand zu wechseln. Aufwändigere Ansätze modellieren die Ruhezeiten
durch stochastische Prozesse und setzen diese dann dazu ein, um die Verwendung von
Subsystemen mit größerer Genauigkeit vorherzusagen. Auf Exponentialverteilungen
basierende Modelle haben sich dabei als unpräzise herausgestellt. Ausreichend genaue Modelle beruhen z.B. auf der renewal theory [490].
Es existieren einige Veröffentlichungen, die das Thema Energieverwaltung umfassend behandeln (z.B. [46, 357]). Zudem gibt es weiterentwickelte Algorithmen, die
DVS und DPM zu einem einzigen Optimierungsansatz zur Einsparung von Energie
zusammenfassen [491]. Die Zuordnung von Spannungen und die Berechnung von
Übergangszeitpunkten für DPM könnten die beiden letzten Schritte der Optimierung
eingebetteter Software darstellen.
Energieverwaltung ist eng mit dem Temperaturmanagement verknüpft.
7.4.3 Verwaltung des thermischen Verhaltens
Die Temperaturverwaltung basiert auf zur Laufzeit verfügbaren Temperaturinformationen. Diese Informationen werden verwendet, um die Erzeugung zusätzlicher
Wärme zu steuern, zusätzlich hat sie einen Einfluss auf die Kühlmechanismen. Die
Steuerung von Lüftern kann als ein sehr einfacher Fall von Temperaturverwaltung
angesehen werden. Weiterhin könnten Systeme sich komplett oder teilweise abschalten, wenn die Temperaturen einen maximalen Grenzwert überschreiten. Es können
so wieder abgeschaltete Teile von Silizium-Chips entstehen, die man dark silicon
nennt. Fortschrittlichere Systeme könnten zudem Taktfrequenzen und Spannungen