Treffer: Applikationsspezifische Analyse und Optimierung der Energieeffizienz eingebetteter Hardware/Software-Systeme ; Application-specific Analysis and Optimization of Energy Efficiency in Embedded Hardware/Software Systems

Elektronische Systeme spielen im täglichen Leben eine immer wichtigere Rolle. Insbesondere trifft dies für digitale eingebettete Systeme zu, die mikro- bzw. nanoelektronische Hardware-Komponenten integrieren, um bestimmte Funktionalitäten durch die Ausführung dedizierter Softwareprogramme zu erbringen. Eingebettete Hardware/Software-Systeme sind dadurch zum führenden Mittel für Innovationen und Wachstum in nahezu allen Anwendungsdomänen geworden, wobei insbesondere der Markt für mobile elektronische Geräte in jüngster Vergangenheit enorme Zuwachsraten erfahren hat. Deren Energieversorgung ist aufgrund des limitierten Energiespeichers jedoch zu einem primären Problem und damit zu einem entscheidenden Wettbewerbskriterium im Markt geworden, da sie trotz strenger Anforderungen immer komplexere und zum Teil hochgradig vernetzte Aufgaben erfüllen müssen. Neben der Entwicklung neuer und effizienter Hardware-Plattformen ist deshalb die Entwicklung von Strategien zur Minimierung des Energieverbrauchs bzw. der Optimierung der Energieeffizienz durch gezielte Anwendung von Low-Power-Mechanismen ein entscheidender Faktor. In dieser Arbeit wird dargestellt, wie durch modellbasierte Analysen der auszuführenden Funktionalität eine applikationsspezifische Optimierung der Energieeffizienz unter Berücksichtigung der an das System gestellten Anforderungen und der zugrunde liegenden Hardware-Plattform bzw. durch Verwendung unterschiedlicher Betriebszustände dieser Zielarchitektur durchgeführt werden kann. Zunächst wird ein Algorithmus vorgestellt, der die zur Entwurfszeit statisch bestimmbaren Eigenschaften des Systemmodells, wie z.B. die maximale Ausführungszeit, einbezieht und der auf der mathematischen Formulierung eines Optimierungsproblems basiert. Das dadurch entstehende nichtlineare Problem wird durch Abstraktion und Hinzunahme zusätzlicher Parameter in ein lineares Problem umformuliert. Ziel dieser Optimierung ist sowohl die energieeffiziente Abbildung der spezifizierten Applikationen auf ausführende Berechnungseinheiten, ...