【微处理器功耗性能的测试标准】 cpu主要性能指标

　　嵌入式微处理器基准协会　Markus Levy和Shay GAL-ON 　　 　　与供应商提供的非标准化的特性相比，设计者可以在真实环境下评估处理器的功耗效率
　　随着嵌入式系统在消费电子和工业设备中的广泛应用，功耗已经开始像时钟速度和系统性能一样成为微处理器的一个核心特性。为了确定各种微处理器的功耗效率，嵌入式微处理器基准协会开发了一个有力的工具――EnergyBench。
　　同协会的其他性能benchmark一起使用，EnergyBench可以测试处理器在进行一系列标准应用任务时的功耗大小。有了这样一个同性能测试紧密联系的功耗标准测度，设计工程师就能比较多个供应商提供的微处理器的性能／功耗，从而选择一款最适合自己应用的产品。
　　
　　测试方法
　　EnergyBench采用NationalInstruments公司的一个8通道的数据采集卡和LabVIEW软件。可以支持三个能量(电压和电流)测试加上一个触发通道，数据采集卡对触发通道和电压一起采样，并且把结果输出到一个文件里。灵活的触发机制可以将功耗测试同性能benchmark同步，这一点可以保证功耗测试是在benchmark代码的同步部分内进行，从而避免将benchmark初始化阶段的功耗包括进去。LabVIEW采样程序接受一个配置文件，它可以通过为触发探测和电压电流通道一起指定电压来定义触发机制。
　　一个benchmark要称得上标准化，它的结果必须是可靠的、可重复的，并且是一致的。EnergyBench采用几种方法来达到统计学上的精确结果。
　　作为一个规则，采样模块必须使用不同的采样频率调用数次。一般的，为了得到精确的结果，采样频率必须是2倍以上Nyquist频率或者是一些随机数。伪随机方法是benchmark以一个与benchmark执行频率无关的频率运行时进行多次取样。假定benchmark的每个遍历(iteration)以周期性的时间间隔出现，那么错开这个周期来取样就可以保证每个遍历(iteration)内在伪随机点时取样。这种方法可以简单地实现和保证统计上的精确结果。一旦所有的测试取样都已完成，分析模块将开始计算benchmark的每个遍历(iteration)上消耗的能量的平均值。嵌入式微处理器基准协会的功耗分析模块分析这些采样，决定每个遍历(iteration)所使用的能量，找出最大值和最小值。
　　对于某个特定的采样频率，如果测试值变化太大，用户可以增大采样频率和／或遍历(iteration)次数，直到有足够的采样，以便满足平均值误差在规定的5％之内。EnergyBench测试的最终结果是工作量一次遍历(iteration)上消耗的能量的平均值，该工作量是指在目标器件上运行benchmark时的工作量，该过程如图1所示。
　　结果在功率分析模块中以energy／iteration表显示，图1中同时显示了分析的遍历(iteration)次数。用户也可以使用EEMBC测试套件来测试最大和最小功耗。
　　
　　测试条件
　　EnergyBench规定，器件测试时，至少预热30分钟，器件周围的环境温度为70°F±5°F，这些规定可以保证测试结果的一致性，因为器件温度升高时，其功耗也会显著增加。
　　EnergyBench的规定中还要求处理器上的所有功率轨(power rail)都要测试，对于有超过1个功率轨(powerrail)(如核心功率和I／0功率)的处理器，有两种方法来计算benchmark的每个遍历(iteration)的功耗。使用数据采集卡，EnergyBench可以同时测试最多3个rail，在这种方法中，所有通道都以同样速率采样，因此，数据采集卡的采样率可能需要降低，以便主机的处理能力与采样率相匹配。另一种方法，是采取分别测试各个rail，将每个rail消耗的能量之和作为整个功耗。该如何决定采用哪种测试方法呢?首先，一些处理器有超过3个功率轨(power rail)，在这种情况下，即使三个rail同时测试，但个别rail还是需要单独测试。另外，要根据处理器的工作频率选择合适的采样率，以便允许有足够的采样。为了满足几GHz的处理器，采样率一般会非常高，以致主机因为无法跟得上这么快的速度而一次只能进行一个rail的测试。
　　
　　国产示波器三大性能指标实现大幅突破
　　
　　带宽、采样率、存储深度是数字存储示波器的三大主要性能指标，代表着示波器的性能发展水平。一直以来，在示波器领域，国产产品由于在硬件及设计上落后国外公司，性能上也一直属低端产品。
　　日前，据BIGOL(北京普源精电科技有限公司)透露．他们自主研发的国内第一台实时采样率达到20S／s，等效采样率达到500S／s，最高带宽达到300MHz的数字示波器――DS1000A系列已经批量生产，从而使国产示波器的性能指标实现了大幅提升。
　　新推出的DS1000A系列数字示波器不仅拥有非常好的性价比，在性能上也十分突出，它的波形刷新率高达2000次／s，再配合上5．7英寸、64K色TFT彩色液晶屏，使工程师可以轻松观察到清晰且色彩自然的波形。
　　触发功能也是DS1000A的一大特色。它集成了强大的高级触发功能，例如斜率触发(Slope trigger)，可以让示波器捕捉到那些速率比正常波形快(或者慢)的异常波形。视频(Video／TV)触发支持PAL／SECAM／NTSC等全球主要制式，可以在任意指定行、场上触发。即使是最基本的边沿(Edge)触发，也加入了新特性，不仅可以在上升沿、下降沿触发，更可在上升／下降沿同时触发，从而便于观察高速信号的眼图(Eye diagram)。
　　很多数字示波器都有噪声抑制触发功能，但只能选择开或者关，使用上受到限制。RIGOL DSU1000A的新特性允许用户在0．1格～1．5格之间任意设置触发灵敏度，使得不同场合下的各种幅度的噪声干扰得到有效抑制，极大提高从嘈杂的电磁环境中提取有效信号的能力。
　　在接口方面，BIOOL Ds1000A在研发过程中放弃了CF卡插槽，而在前面板加入了USB Host接口，支持U盘存储和USB接口打印，同时保留后面板的USB device接口，是USB主／从双插槽设计，既可以方便的连接PC，又能在无PC介入的情况下通过U盘在示波器之间共享信息。此外波形的打印也变得异常简，无须计算机，直接连接USB接口的打印机即可。
　　BIOOL DS1000A数字示波器集众多优势于一身，使它在电子测量、电路调试、设计与制造测试、一般性测试、教育与培训、科研与国防等领域都有广泛的应用，它出色的性价比也可以为国内用户大大节约使用成本，提高工作效率。
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文