Hallo allerseits, für verschiedene Konfigurationen unserer Xilinx FPGA-basierten Hardware (mikroprozessor-basierte Single- oder Multicore-Systeme) würden wir gerne den Stromverbrauch des Systems mit relativ hoher zeitlicher Auflösung messen. Fragen, die uns hier interessieren sind etwa "wieviel Energie kostet ein Kontextwechsel oder ein Interrupt?" und "wie ändert sich die Energieaufnahme in Verhältnis zur Taktfrequenz der CPU?". Die einschlägigen Xilinx Eval-Boards (Spartan 3S500E starter kit, Virtex IIpro XUP) bieten jeweils einen Jumper, um den Strom einer Spannungsschiene (z.B. die 1,2V Corespannung des 3S500E) zu messen. Da kann problemlos ein digitales Multimeter angeschlossen werden, das auch erste Schätzwerte für den Stromverbrauch ausgibt. Aktuell messe ich über einen 1 Ohm Shunt-Widerstand mit Hilfe eines digitalen Oszilloskops. Dabei kommen aber erste seltsame Messungen - siehe z.B. http://multicores.org/3S500E_current.jpg - heraus (Stromaufnahme 3S500E), bei denen ich mir die Peaks, die mit rund 30kHz auftreten und den Strom um den Faktor 3 hochtreiben, nicht erklären kann (verifiziert mit einem zweiten Oszilloskop). Das ganze unabhängig vom Takt der jeweiligen CPU-Komponenten und nicht mit konstanter Frequenz (Schwankung der Periodendauer von 25-35 uS). Bei Messung an unserem Virtex IIpro (XUP)-Board trat der Effekt nicht auf, bei Vergleichsmessung an einem identischen Spartan 3E-Board aber schon. Daher nun meine Frage - was ist eurer Meinung nach die zuverlässigste Methode, den Strom mit relativ hoher zeitlicher (100ns-Bereich wäre klasse) und ausreichender Amplitudenauflösung über längere Zeiträume zu messen? Kosten spielen erstmal keine (wesentliche) Rolle :-), sprich, wenn es spezialisierte, gute Meßgeräte für die Anwendung gibt, wären die auch interessant. Genauso Literatur zu dem Thema - bei Xilinx habe ich bisher nur die PowerEstimator-Sachen gefunden. Falls jemand eine Erklärung für den seltsamen Spartan-Strom-Effekt hat, wäre ich daran natürlich auch interessiert. Viele Grüße, Michael
>30 khz
Das sieht nach einem Schalregler der Versorgubgsspannung aus.
Das Fluke verleitet dazu da einfach mal 2 normale Messspitzen
reinzustecken.
Hast du denn einen ordentlichen Tastkopf und geschirmte Messleitung
verwendet ?
Michael Sauron schrieb: >>30 khz > > Das sieht nach einem Schalregler der Versorgubgsspannung aus. Hm, das wäre eine Erklärung... > Das Fluke verleitet dazu da einfach mal 2 normale Messspitzen > reinzustecken. > Hast du denn einen ordentlichen Tastkopf und geschirmte Messleitung > verwendet ? Das sind die - vermutlich - relativ billigen Messspitzen des Fluke gewesen, zur Vergleichsmessung hatte ich ein recht hochwertiges Tektronix-Scope da, da muss ich den Kollegen mal fragen, wie die Specs der Tastköpfe und Messleitungen aussehen. Die Spikes waren auf dem Tektronix-Scope genauso zu sehen. Danke, Michael
Durch den FPGA verursachte Stromspitzen mit 100ns Dauer wirst du so aber nicht sehen können. Alle Entkoppelungskondensatoren zusammen haben sicher mehr als 1µF. Zusammen mit deinem 1 Ohm Shunt ergibt das einen wunderschönen Tiefpass - dadurch wird unter 1/RC = 1µs so gut wie alles filtern. Der Shunt müsste also deutlich kleiner dimensioniert werden, aber auch die Widerstände der Leiterbahnen spielen dann natürlich eine Rolle.
Das hängt aber alles sehr von der C ab, die ihr spendiert. Denn wenn mehr Ladung bereit steht, schaltet jeder Baustein besser, ansonsten knickt er etwas ein. Diese C (und Leitungs-L) entscheiden auch über die Ladungsverteilung und daher ist die gesamte Betrachtung ein wenig Definitionsfrage! Wozu soll das dienen?
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