系統層級功率估計方法

Power Monitors [19]，提出一個包含多個功率估計模型，可動態改變功率模型 的系統層級功率估計方法。此研究發現在電子系統層級模擬中，加入功率估計功 能前後的模擬時間差距高達 8.5 倍，因此探究如何減少加入功率估計功能的模擬時 間。此研究的實驗平台中包含處理器、Cache、On-Chip bus、記憶體及 image filter 五個主要元件。從實驗結果，此研究發現二個值得探討的議題。

這種方法能夠兼顧功率估計的精確度與減少模擬時間。

考量以上議題，此研究提出 monitor-based 的功率估計方法。一、每個硬體元 件 都 有 各 自 的 模 擬 模 組， 而 且 各 個 元 件 的 模 組 抽 象 層 次 可 以 不 一 樣， 從 pin-accurate、RTL 到更抽象層次的模組都可以使用，power monitor 的系統獨立於 硬體模組外。此研究的實驗平台在自製元件方面選擇 cycle-accurate 的模組，on-chip bus 使用 transaction- level，處理器使用 instruction-level。二、每一個硬體元件都有 多個不同的功率估計模型，提供功率估計準確度與模擬效能的取捨。三、有一個 統整的系統 monitor，如圖 4.1，負責從各個元件的 monitor 收集計算完的功率，做 加總的動作。四、元件層級的 monitor：每個硬體元件都有各自的 power monitor，

負責抓取其搭配元件的模擬資訊。

圖 4.1 Power monitors

針對上述的第四點，此研究對元件層級的 monitor 提出更詳細的說明，一個搭 配元件的 monitor 應包含下列特性：

一、功能模擬模組與功率估計模組各自獨立運作，如此才能適用於不同抽象 層次的功能模擬模組。為達到此目的，必須在 monitor 加上三個對外溝通的介面，

如圖 4.2。介面一跟功能模擬模組溝通，抓取元件的 input、狀態等模擬資訊。介面 二跟功能估計模組溝通，提供參數決定使用哪個功率估計方法，並接收算完的估 計功率。介面三與系統 monitor 溝通，將元件的功率估計結果傳出去。二、動態選 擇功率估計模組的能力。三、分析從功能模擬模組得到的參數，轉為功率估計模 組使用的參數。四、產生功率的基本資料。

圖 4.2 Power monitor interface

如何決定選用哪一個功率估計模型，可以從系統方面及元件方面兩個準則來 考慮。首先為每一個功率估型模型建立選擇條件，稱作靜態規則表。這些選擇條 件為一些元件行為的重要資訊，例如啟動與結束訊號、cache 的存取次數等，依據 每個元件的行為而不同。接下來，在系統方面，計算每一個元件的功率消耗佔總 系統的比例，挑選出兩個效能－準確度符合需求的功率估計模型。透過規則產生 器，將靜態規則表轉為適用於挑選出來的兩個功率模型的選擇條件，稱作動態規 則表。另一方面，從元件層級來考量，在系統模擬的期間，透過元件層級的 monitor 所收集的資訊，根據動態規則表選定使用的功率估計模型。整個流程如圖 4.3 所示。

圖 4.3 動態選擇功率模型