본 논문에서는 임베디드 시스템에서 사용되는 대표적 저전력 마이크로컨트롤러인 ATmega128을 대상으로 명령어 레벨의 소모전류를 측정, 모델링하였다. 마이크로컨트롤러가 소모하는 전류는 메모리의 접근 유무에 의해 차이가 나며, 메모리 접근 명령어가 메모리 비접근 명령어에 비해 내부 메모리 기준으로 17% 더 높은 전류소모를 나타낸다. 프로그램의 메모리 접근 명령어 사용빈도가 높을수록, 메모리 계층구조에서 낮은 계층의 정보를 접근할수록 프로그램의 전력소모는 비례한다고 관찰된다. 본 논문에서는 명령어 레벨의 소모전류모델화를 통하여 실제 프로그램의 전력소모를 예측, 분석하고 메모리 접근 명령어의 비율을 줄이는 방향으로 프로그램의 전력소모를 최적화한다. 또한 마이크로컨트롤러 기반 시스템에서 프로그램 실행 전력을 최적화할 수 있는 기법을 하드웨어와 소프트웨어 측면에서 다양하게 제안한다.
This paper presents experimental instruction-level current consumption model for low power microcontroller ATmega128. The accessibility of instruction for internal memory decides power consumption of the microcontroller as much as 17% of difference between access instruction and non-access instruction. The power consumption for the given program will be increased in the proportional to the ratio of memory access instruction and lower level memory access in the hierarchy. Throughout the current consumption model, the power consumption can be predicted and optimized in the direction of reducing the frequency memory access. Also, the various optimization methods are introduced in terms of software and hardware viewpoints.
