Beziehung zwischen verbrauchtem Strom und MCPS (Millionen Zyklen pro Sekunde), die auf einem Prozessor verbraucht werden

Ich habe an einer ARM Cortex A8-Karte mit MP3-Decoder gearbeitet.

Dabei muss die MP3-Decoderlösung, die ich mache, 50 mW verbrauchen. Dies warf einige Fragen in meinem Kopf auf, als ich darüber nachdachte:

1. Ich erinnere mich, dass es eine gewisse Beziehung zwischen der angelegten Kernspannung (V), der Taktfrequenz (f) eines Prozessors und der verbrauchten Leistung (P) gibt, da P direkt proportional zur Spannung und Frequenz im Quadrat ist. Aber ist die genaue Beziehung. Wie können wir bei gegebener Betriebstaktfrequenz und Spannung eines Prozessors den von ihm verbrauchten Strom berechnen?

2. Wenn ich nun die von Schritt (1) verbrauchte Leistung bei einer bestimmten Taktfrequenz erhalte und mir gesagt wird, dass die von mir angegebene Decoderlösung nur 50 mW verbrauchen kann, wie kann ich dann die maximale Grenze für MCPS erreichen, die die obere sein wird? an das MCPS meiner Decoderlösung gebunden, die auf dieser Hardwareplatine ausgeführt wird?

Kann ich daraus schließen, dass, wenn die in Schritt (1) erhaltene Leistung, beispielsweise P, bei der Frequenz f verbraucht wird, also für 50 mW, wie hoch die Taktfrequenz ist, und die Frequenz entsprechend berechnen. Und dann diese Frequenz als Obergrenze für meinen Code MHz (MCPS) bezeichnen?

Grundsätzlich, wie ordnet man (gibt es Gleichungen?) Den Stromverbrauch einer Software dem verbrauchten MCPS zu?

Ich hasse es, die Antwort "Schauen Sie sich das Datenblatt an" zu geben, aber es wird Ihre beste Option sein. Alle von mir verwendeten Mikrocontroller geben ihre geschätzte Stromaufnahme bei verschiedenen Frequenzen und Spannungen an. Nicht alle geben ein Diagramm oder eine Gleichung an, sondern geben Ihnen einige Punkte in einer Tabelle. Sie müssen nur interpolieren, um das zu erhalten, was Sie benötigen.

Es gibt keine einzige Gleichung, mit der Sie diese Zuordnung durchführen können, da jedes Gerät ein eigenes Stromverbrauchsprofil hat. Tatsächlich verwenden viele eingebettete Geräte ihr Leistungs-Frequenz-Profil als Verkaufsargument.

Sie haben in Ihrer Frage überhaupt nichts angegeben, aber vergessen Sie nicht Dinge wie LEDs und andere externe Geräte, die an Ihr Gerät angeschlossen sind. Diese wirken sich alle auf die Leistung aus.

Nachdem Sie eine Frequenz und Spannung zum Laufen erhalten haben, können Sie auch das Datenblatt verwenden, um herauszufinden, wie viele Anweisungen Sie pro Sekunde haben können.

Hennessy und Patterson geben diese Faustregel für CMOS an:

$\text{Power} = \text{Capacitive load} \cdot \text{voltage}^2 \cdot \text{Frequency switched}$

Die in einem System a priori verbrauchte Leistung zu berechnen ist schwierig. Der beste Ansatz ist wahrscheinlich, einen nicht optimierten MP3-Decoder zu verwenden und die Leistung zu charakterisieren. Danach wissen Sie, wie viel besser Sie tun müssen.

Es lohnt sich auch, die Leistung zu berücksichtigen, die das gesamte System benötigt, nicht nur die CPU. Ihre MP3-Daten stammen von irgendwoher, möglicherweise von externem RAM, Flash oder sogar Ethernet. Dies wird ebenfalls Kosten verursachen.

Ich denke, dass der beste Ansatz darin besteht, ein System aufzubauen und Messungen durchzuführen.