Power estimation on functional level for programmable processors

Abstract. In diesem Beitrag werden verschiedene Ansätze zur Verlustleistungsschätzung von programmierbaren Prozessoren vorgestellt und bezüglich ihrer Übertragbarkeit auf moderne Prozessor-Architekturen wie beispielsweise Very Long Instruction Word (VLIW)-Architekturen bewertet. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf dem Konzept der sogenannten Functional-Level Power Analysis (FLPA). Dieser Ansatz basiert auf der Einteilung der Prozessor-Architektur in funktionale Blöcke wie beispielsweise Processing-Unit, Clock-Netzwerk, interner Speicher und andere. Die Verlustleistungsaufnahme dieser Bl¨ocke wird parameterabhängig durch arithmetische Modellfunktionen beschrieben. Durch automatisierte Analyse von Assemblercodes des zu schätzenden Systems mittels eines Parsers können die Eingangsparameter wie beispielsweise der erzielte Parallelitätsgrad oder die Art des Speicherzugriffs gewonnen werden. Dieser Ansatz wird am Beispiel zweier moderner digitaler Signalprozessoren durch eine Vielzahl von Basis-Algorithmen der digitalen Signalverarbeitung evaluiert. Die ermittelten Schätzwerte für die einzelnen Algorithmen werden dabei mit physikalisch gemessenen Werten verglichen. Es ergibt sich ein sehr kleiner maximaler Schätzfehler von 3%.

In this contribution different approaches for power estimation for programmable processors are presented and evaluated concerning their capability to be applied to modern digital signal processor architectures like e.g. Very Long InstructionWord (VLIW) -architectures. Special emphasis will be laid on the concept of so-called Functional-Level Power Analysis (FLPA). This approach is based on the separation of the processor architecture into functional blocks like e.g. processing unit, clock network, internal memory and others. The power consumption of these blocks is described by parameter dependent arithmetic model functions. By application of a parser based automized analysis of assembler codes of the systems to be estimated the input parameters of the Correspondence to: H. Blume (blume@eecs.rwth-aachen.de) arithmetic functions like e.g. the achieved degree of parallelism or the kind and number of memory accesses can be computed. This approach is exemplarily demonstrated and evaluated applying two modern digital signal processors and a variety of basic algorithms of digital signal processing. The resulting estimation values for the inspected algorithms are compared to physically measured values. A resulting maximum estimation error of 3% is achieved.