在嵌入式系統中，諸如功耗之類的額外功能要求越來越重要。在 OFFIS 和 Imperas Software 的合作中，開放虛擬平臺 （OVP） 技術已配備支持來表達和執行動態電壓和頻率縮放 （DVFS） 兼容的電源模型。虛擬平臺上的軟件可以通過DVFS訪問實際功耗，進行電源管理。該技術已成功用于基于 ARM 的多核平臺，運行合成裸機 DVFS 測試應用程序和 Linux 電源管理。

OFFIS 成立于 1991 年，是由下薩克森州、奧爾登堡大學以及計算機科學系和相關學院的教授組成的非營利組織。OFFIS 致力于技術轉讓，分為三個研發部門，專注于交通、健康和能源領域的 IT。Imperas Software 是一個由仿真和工具技術專家以及嵌入式軟件應用專家組成的團隊。

技術基線是基于 OVP 的模型，以及來自 Imperas 的模擬器引擎、多處理器調試器和軟件分析工具。虛擬平臺是基于（多）處理器的系統的軟件模擬，其中包括與存儲器和外圍組件模型連接的指令精確（IA）處理器模型。這種平臺的整體內存布局是完全目標兼容的，需要執行嵌入式軟件的目標二進制文件以進行嚴格的功能驗證。本質上，目標軟件堆棧并不知道它沒有在硬件上運行。

與基于硬件的開發和調試環境相比，虛擬平臺的優勢包括軟件仿真環境中的完全可控性和可觀察性、確定性軟件執行、易于測試自動化以及更早的仿真環境可用性。并不是說基于硬件的環境應該被虛擬平臺取代，而是這兩種技術在嵌入式軟件流程中是互補的。

該解決方案的關鍵是確保虛擬平臺盡可能高效、快速地執行代碼。這需要處理器、外圍設備和行為組件的高質量仿真模型，以及執行這些模型的仿真引擎，以每秒執行高達 10 億條指令的嵌入式軟件。對于許多嵌入式處理器平臺，Imperas 技術可以以比實時更快的速度執行軟件。

OFFIS 與 Imperas 合作的目標是將電源模型集成到整體 Imperas 和 OVP 建模和仿真框架中，以支持電源管理配置和實際電源管理功能的功能測試。為了控制電源特性和對執行速度的影響，使 OVP 模型具有功耗意識的第一步是為 CPU 模型添加電源電壓 （Vdd）、時鐘頻率和“降額”功能。減額只是減少與處理器設置的時鐘頻率相關的模擬指令數量。

OFFIS 開發的技術稱為時間價值流 （TVS），借助它，可以隨時間記錄、組合、匯總和跟蹤任意狀態或過程相關單元。TVS 技術已成功應用于 OVP 中，從處理器（例如處理器負載、空閑指令和等待中斷）、內存子系統（例如讀/寫訪問、不同 bank 的訪問）、總線系統（例如讀/寫事務、事務長度）和外圍組件。結合新集成的和軟件可配置的電源電壓和時鐘頻率（動態電壓和頻率縮放），實現了 Xilinx Zynq SoC 的 ARM 雙核處理器 （ARM Cortex-A9MPx2） 子系統的功耗模型。活動、電壓和頻率跡線的應用組合，

可以將功率信息寫入 VCD（Value Change Dump）接收器以顯示以供分析。如前所述，可以將功率信息饋入功率傳感器，該傳感器可以映射到硬件平臺的地址空間，從而允許軟件訪問以在運行時得出功率管理決策。

圖中描繪了這種整體應用機制。在這個例子中，電源等動態物理屬性的可見性，我們可以在純虛擬原型中觀察使用 DVFS 進行電源管理的效果、功耗以及應用程序的性能。

審核編輯：郭婷