Integrierung von SystemC-AMS-Leistungsmodellierung mit einem RISC-V-ISS für das virtuelle Prototyping von batteriebetriebenen eingebetteten Geräten

Temel Kavramlar

Ein offenes Rahmenwerk, das die funktionale RISC-V-Simulation (mit GVSoC) mit SystemC-AMS (zur Modellierung von Extrafunktionalitäten, insbesondere Energiespeicherung und -verteilung) integriert, um eine Design-Space-Exploration zu ermöglichen, die von den wechselseitigen Auswirkungen zwischen funktionalen und extrafunktionalen Aspekten abhängt.

Özet

Der Artikel präsentiert ein offenes Rahmenwerk, das die funktionale RISC-V-Simulation (mit GVSoC) mit SystemC-AMS zur Modellierung von Extrafunktionalitäten wie Energiespeicherung und -verteilung integriert. Dieses Rahmenwerk ermöglicht eine Design-Space-Exploration, die sowohl funktionale als auch extrafunktionale Aspekte berücksichtigt.

Die Architektur basiert auf einem buszentrierten Ansatz, bei dem jeder Aspekt (Funktionalität und Leistung) durch einen eigenen Bus modelliert wird. Die Komponenten des Systems sind an beide Busse angeschlossen, um die wechselseitige Abhängigkeit zwischen funktionalen und extrafunktionalen Eigenschaften zu erfassen.

Die Autoren demonstrieren den Einsatz des Rahmenwerks anhand eines batteriebetriebenen eingebetteten Systems für die Audioverarbeitung. Die Ergebnisse zeigen, wie das Rahmenwerk eine detaillierte Leistungsanalyse und -optimierung ermöglicht, indem es verschiedene Konfigurationen (z.B. Reduzierung der Rechenleistung, Optimierung des DC/DC-Wandlers) untersucht und deren Auswirkungen auf die Batterielebensdauer bewertet.

İstatistikler

Die durchschnittliche Leistungsaufnahme der Batterie beträgt 1,67 mW.
Die durchschnittliche Effizienz des DC/DC-Wandlers für den GAP9-Prozessor beträgt 88,3%.
Der Unterschied im Ladezustand (ΔSoC) nach 1 Stunde Simulation beträgt 5,2%.

Alıntılar

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Önemli Bilgiler Şuradan Elde Edildi

Integrating SystemC-AMS Power Modeling with a RISC-V ISS for Virtual Prototyping of Battery-operated Embedded Devices

by Mohamed Amin... : arxiv.org 04-03-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.01861.pdf

Daha Derin Sorular

Wie könnte das Rahmenwerk erweitert werden, um auch andere Extrafunktionalitäten wie thermisches Verhalten zu berücksichtigen?

Um das Rahmenwerk zu erweitern und auch das thermische Verhalten zu berücksichtigen, könnten thermische Modelle für die verschiedenen Komponenten des Systems integriert werden. Dies würde es ermöglichen, die Wärmeentwicklung und -verteilung im System zu simulieren und potenzielle Hotspots zu identifizieren. Durch die Einbeziehung von thermischen Modellen könnte das Rahmenwerk auch die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Systems analysieren. Darüber hinaus könnten Algorithmen zur thermischen Verwaltung implementiert werden, um die Betriebsmodi der Komponenten dynamisch anzupassen und eine optimale thermische Leistung zu gewährleisten.

Welche Herausforderungen ergeben sich bei der Anwendung des Rahmenwerks auf komplexere Systeme mit einer größeren Anzahl an Komponenten?

Bei der Anwendung des Rahmenwerks auf komplexere Systeme mit einer größeren Anzahl an Komponenten könnten verschiedene Herausforderungen auftreten. Eine Herausforderung besteht darin, die Interaktionen und Abhängigkeiten zwischen den Komponenten korrekt zu modellieren, um eine realistische Simulation zu gewährleisten. Die Komplexität der Systemarchitektur könnte die Modellierung und Integration von Funktions- und Leistungsmodellen erschweren, was zu längeren Simulationszeiten führen könnte. Darüber hinaus könnte die Validierung und Kalibrierung der Modelle für komplexe Systeme zeitaufwändiger sein und eine detaillierte Charakterisierung der Komponenten erfordern, um genaue Simulationsergebnisse zu erzielen.

Wie könnte das Rahmenwerk genutzt werden, um die Energieeffizienz des Systems über den gesamten Lebenszyklus zu optimieren, z.B. durch Anpassung der Betriebsmodi oder Lastverteilung?

Das Rahmenwerk könnte genutzt werden, um die Energieeffizienz des Systems über den gesamten Lebenszyklus zu optimieren, indem es verschiedene Szenarien für die Anpassung der Betriebsmodi und Lastverteilung simuliert. Durch die Durchführung von Design Space Exploration (DSE) könnten verschiedene Konfigurationen und Betriebsparameter analysiert werden, um diejenigen zu identifizieren, die die beste Energieeffizienz bieten. Das Rahmenwerk könnte auch verwendet werden, um dynamische Energiemanagementstrategien zu entwickeln, die es dem System ermöglichen, je nach Arbeitslast und Umgebungsbedingungen automatisch zwischen verschiedenen Betriebsmodi zu wechseln. Durch die Integration von Echtzeitdaten und -feedback könnte das Rahmenwerk auch adaptive Energiemanagementalgorithmen implementieren, um die Energieeffizienz des Systems kontinuierlich zu optimieren.