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嵌入式开发:利用现代嵌入式软件应对可持续性挑战

更新时间: 2023-03-10 14:38:17来源: 粤嵌教育浏览量:5811

  技术在嵌入式系统和设备的生产和操作中使用的资源正受到越来越多的审查。无论是智能工业机器人,自动驾驶汽车,智能成像设备,还是先进的手术支持机器人。在嵌入式开发中,消费和可持续发展是嵌入式设备制造商需要解决的问题。

  特别是,随着越来越多的应用成为“软件驱动”,嵌入式软件在优化的许多方面发挥着更大的作用,包括提高可持续性。因此,在软件技术和工程方面做出的选择有助于减少能源使用和提高系统的效率,从而有助于减少产品在其整个生命周期中对环境的影响。

  能量效率

  现在越来越多的功能是基于软件的。因此,这意味着需要运行更多的代码,通常需要更大的处理器和更多的内存资源来支持它。通过使用实时操作系统(RTOS),可以以最小化功耗的方式管理所有软件功能(例如,睡眠和快速唤醒模式使功能在不需要时保持休眠)。为了实现这一点,需要一个可靠的RTOS——一个可以适当扩展的RTOS,它也应该针对特定的目标硬件进行定制。此外,在嵌入式开发中,它需要正确配置,从而使节能功能能够充分有效地使用。

  

  聚合和合并

  现代多核RTOS允许高效使用多核/众核处理器,从而将各种独立的控制单元聚合和整合到几个控制器中。具有较少的计算单元有助于降低系统的总能耗。它还导致更少的硬件制造和使用(更少的芯片、更少的外壳、更少的连接和布线等。所有这些对生产方面都有积极的环境影响。

  多核上优化的吞吐量性能

  在多核硬件上,软件必须与现有数量的内核并行化。通过提高并行性和多核系统性能,只需更少的CPU就能获得更好的结果和更低的功耗。

  优化编程语言

  计算机程序被编译并翻译成指令,这些指令被放置在内存中并由CPU执行。这个过程消耗的电量取决于许多因素,包括使用什么编程语言编写程序以及程序编写得如何。有趣的是,限制优雅和直观表达的编程语言似乎更环保。在嵌入式开发中,C、 Rust和C++是最有效的技术(考虑到执行时间、能耗、峰值内存使用率等)。

  低内存占用

  内存使用会影响能耗。使用低内存占用的RTOS有助于减少能耗,从而提高系统的可持续性。

  绿色软件工程

  一些产品特性和要求需要根据它们对整体环境影响的意义进行仔细考虑。可以计算软件的环境元素,如能效或数据大小,并获得度量。嵌入式系统中的软件并没有膨胀的空间(而且膨胀越小,使用的资源就越少,所需的处理器和内存就越小)。因此,良好的产品所有权实践,必须在嵌入式开发工程周期中应用。软件中的许多小变化会累积起来,最终对环境产生重大影响。当我们谈论数千甚至数百万台设备时,嵌入式系统上节省的每一瓦特都会产生真正的影响。

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