技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)和設(shè)備的生產(chǎn)和操作中使用的資源正受到越來越多的審查。無論是智能工業(yè)機器人,自動駕駛汽車,智能成像設(shè)備,還是先進的手術(shù)支持機器人。在嵌入式開發(fā)中,消費和可持續(xù)發(fā)展是嵌入式設(shè)備制造商需要解決的問題。
特別是,隨著越來越多的應(yīng)用成為“軟件驅(qū)動”,嵌入式軟件在優(yōu)化的許多方面發(fā)揮著更大的作用,包括提高可持續(xù)性。因此,在軟件技術(shù)和工程方面做出的選擇有助于減少能源使用和提高系統(tǒng)的效率,從而有助于減少產(chǎn)品在其整個生命周期中對環(huán)境的影響。
能量效率
現(xiàn)在越來越多的功能是基于軟件的。因此,這意味著需要運行更多的代碼,通常需要更大的處理器和更多的內(nèi)存資源來支持它。通過使用實時操作系統(tǒng)(RTOS),可以以最小化功耗的方式管理所有軟件功能(例如,睡眠和快速喚醒模式使功能在不需要時保持休眠)。為了實現(xiàn)這一點,需要一個可靠的RTOS——一個可以適當(dāng)擴展的RTOS,它也應(yīng)該針對特定的目標(biāo)硬件進行定制。此外,在嵌入式開發(fā)中,它需要正確配置,從而使節(jié)能功能能夠充分有效地使用。
聚合和合并
現(xiàn)代多核RTOS允許高效使用多核/眾核處理器,從而將各種獨立的控制單元聚合和整合到幾個控制器中。具有較少的計算單元有助于降低系統(tǒng)的總能耗。它還導(dǎo)致更少的硬件制造和使用(更少的芯片、更少的外殼、更少的連接和布線等。所有這些對生產(chǎn)方面都有積極的環(huán)境影響。
多核上優(yōu)化的吞吐量性能
在多核硬件上,軟件必須與現(xiàn)有數(shù)量的內(nèi)核并行化。通過提高并行性和多核系統(tǒng)性能,只需更少的CPU就能獲得更好的結(jié)果和更低的功耗。
優(yōu)化編程語言
計算機程序被編譯并翻譯成指令,這些指令被放置在內(nèi)存中并由CPU執(zhí)行。這個過程消耗的電量取決于許多因素,包括使用什么編程語言編寫程序以及程序編寫得如何。有趣的是,限制優(yōu)雅和直觀表達(dá)的編程語言似乎更環(huán)保。在嵌入式開發(fā)中,C、 Rust和C++是最有效的技術(shù)(考慮到執(zhí)行時間、能耗、峰值內(nèi)存使用率等)。
低內(nèi)存占用
內(nèi)存使用會影響能耗。使用低內(nèi)存占用的RTOS有助于減少能耗,從而提高系統(tǒng)的可持續(xù)性。
綠色軟件工程
一些產(chǎn)品特性和要求需要根據(jù)它們對整體環(huán)境影響的意義進行仔細(xì)考慮。可以計算軟件的環(huán)境元素,如能效或數(shù)據(jù)大小,并獲得度量。嵌入式系統(tǒng)中的軟件并沒有膨脹的空間(而且膨脹越小,使用的資源就越少,所需的處理器和內(nèi)存就越小)。因此,良好的產(chǎn)品所有權(quán)實踐,必須在嵌入式開發(fā)工程周期中應(yīng)用。軟件中的許多小變化會累積起來,最終對環(huán)境產(chǎn)生重大影響。當(dāng)我們談?wù)摂?shù)千甚至數(shù)百萬臺設(shè)備時,嵌入式系統(tǒng)上節(jié)省的每一瓦特都會產(chǎn)生真正的影響。