技術在嵌入式系統和設備的生產和操作中使用的資源正受到越來越多的審查。無論是智能工業機器人,自動駕駛汽車,智能成像設備,還是先進的手術支持機器人。在嵌入式開發中,消費和可持續發展是嵌入式設備制造商需要解決的問題。
特別是,隨著越來越多的應用成為“軟件驅動”,嵌入式軟件在優化的許多方面發揮著更大的作用,包括提高可持續性。因此,在軟件技術和工程方面做出的選擇有助于減少能源使用和提高系統的效率,從而有助于減少產品在其整個生命周期中對環境的影響。
能量效率
現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存資源來支持它。通過使用實時操作系統(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)。為了實現這一點,需要一個可靠的RTOS——一個可以適當擴展的RTOS,它也應該針對特定的目標硬件進行定制。此外,在嵌入式開發中,它需要正確配置,從而使節能功能能夠充分有效地使用。
聚合和合并
現代多核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的總能耗。它還導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。所有這些對生產方面都有積極的環境影響。
多核上優化的吞吐量性能
在多核硬件上,軟件必須與現有數量的內核并行化。通過提高并行性和多核系統性能,只需更少的CPU就能獲得更好的結果和更低的功耗。
優化編程語言
計算機程序被編譯并翻譯成指令,這些指令被放置在內存中并由CPU執行。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,限制優雅和直觀表達的編程語言似乎更環保。在嵌入式開發中,C、 Rust和C++是最有效的技術(考慮到執行時間、能耗、峰值內存使用率等)。
低內存占用
內存使用會影響能耗。使用低內存占用的RTOS有助于減少能耗,從而提高系統的可持續性。
綠色軟件工程
一些產品特性和要求需要根據它們對整體環境影響的意義進行仔細考慮??梢杂嬎丬浖沫h境元素,如能效或數據大小,并獲得度量。嵌入式系統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,所需的處理器和內存就越小)。因此,良好的產品所有權實踐,必須在嵌入式開發工程周期中應用。軟件中的許多小變化會累積起來,最終對環境產生重大影響。當我們談論數千甚至數百萬臺設備時,嵌入式系統上節省的每一瓦特都會產生真正的影響。