Diseño de estrategias para la aplicación de un equipo analizador de potencia a la caracterización del consumo de un sistema multimedia embebido

La evolución de la tecnología hace ver como impensable que hoy en día una persona no disponga de ningún sistema portátil alimentado por batería, que le permita estar conectado permanentemente con el resto de la población mundial. Este hecho hace que las personas en su rutina diaria tengan la necesidad de consultar las redes sociales, conocer información en tiempo real o simplemente ver contenido multimedia como entretenimiento, lo que hace que sea indispensable aumentar al máximo el tiempo de autonomía que estos dispositivos móviles ofrecen a sus usuarios. Este, por lo tanto, resulta uno de los grandes retos existentes al que se enfrenta la ingeniería de sistemas portátiles alimentados mediante baterías en la actualidad. El propósito de este proyecto es contribuir al reto anteriormente mencionado, optimizando el consumo de energía en sistemas portátiles alimentados por batería y, de esta manera, prolongar al máximo la autonomía de estos sistemas. Para realizar esta contribución, el objetivo de este proyecto será diseñar estrategias que, mediante la aplicación de un analizador de potencia de altas prestaciones, permitan la caracterización del consumo de un dispositivo móvil de pruebas, consistente en un sistema embebido portátil, durante la ejecución de aplicaciones multimedia, una de las aplicaciones que más energía consumen y más utilizada por los usuarios. El dispositivo de pruebas en cuestión, denominado ODROID-XU4, es una plataforma dotada de un procesador multinúcleo compuesto por 4 núcleos ARM Cortex-A15 y 4 núcleos ARM Cortex-A7. Para la realización del proyecto, en primer lugar, se realizará la instalación de un sistema operativo Linux y de esta forma poder manejar los núcleos encargados de realizar las operaciones ejecutadas y la frecuencia con la que estos trabajan, puesto que estos elementos, son los que permiten modificar el nivel de consumo de energía de la tarjeta de desarrollo. Esta tarjeta de desarrollo se conectará a una máquina virtual, instalada en el ordenador de control, con el mismo sistema operativo que la tarjeta de desarrollo. Esta conexión se establecerá mediante el emulador de terminal Putty, que permitirá controlar la tarjeta. Después de realizar los procesos anteriores, se procederá a diseñar el conjunto de pruebas combinando diferente número y tipo de núcleos que posee la tarjeta, así como frecuencias de trabajo que estos tengan habilitadas, lo que permitirá alcanzar el objetivo final de caracterización del consumo. Así, una vez diseñado el banco de pruebas se procederá a realizar las medidas de consumo al decodificar una serie de videos de diferentes resoluciones obtenidos de un repositorio público, para finalmente, analizarlas y poder obtener unas conclusiones finales que permitan lograr el propósito de este proyecto y puedan ser útiles para trabajos posteriores. Estas decodificaciones serán llevadas a cabo mediante la aplicación FFmpeg, la cual es una aplicación de código abierto e irá instalada en el dispositivo móvil de pruebas. Debido a la cualidad que tiene esta aplicación de ser de código abierto, se han podido realizar ciertos cambios en su funcionamiento para que se adapte más a las necesidades de este proyecto. La obtención de los datos de consumo, al ejecutar el banco de pruebas diseñado, se realizará con un equipo analizador de potencia de altas prestaciones. Para ello, se tendrá que aprender a configurar y usar el equipo, para la correcta obtención de los datos. Como trabajo adicional, se incluye en el proyecto un manual práctico de usuario resumido acerca del manejo básico del equipo analizador de altas prestaciones, para facilitar su uso por parte de futuros usuarios del mismo. Abstract: Evolution of technology makes it unthinkable that a person today does not have any portable battery-powered system, which allows him to be permanently connected with the rest of the world's population. This fact means that people in their daily routine have the need to consult social networks, to know information in real time or simply to view multimedia content as entertainment, which makes it essential to maximize the autonomy time that these mobile devices offer their users. This is, therefore, one of the major challenges facing the engineering of battery-powered portable systems today. The purpose of this project is to contribute to the challenge previously commented, optimizing the power consumption in portable battery-powered systems and in this way, to extend the autonomy of these systems to the maximum. To make this contribution, the objective of this project will be to design strategies that, through the application of a high-performance power analyzer, allow characterization of the consumption of a mobile test device, which consists in a portable embedded system, during the execution of multimedia applications, ones of the most energy-consuming and used by users. This test device, called ODROID-XU4, is a development board based on a multicore processor with 4 cores ARM Cortex-A15 and 4 cores ARM Cortex-A7. To carry out the project, in the first place, a Linux operating system will be installed on the device and so it will enable to manage the cores responsible for performing executed operations and the frequency with which they work, since these elements are the ones that allow modifying the level of power consumption of the development board. This development board connects to a virtual machine, installed on the control computer, with the same operating system as the development card. This connection is established by the terminal emulator called Putty, which will allow controlling the card. After performing the above processes, the test suite will be designed combining different number and type of cores that the board owns, as well as working frequencies that they have enabled, which will allow to achieve the final objective of characterization of power consumption. So, once the test bench is designed, consumption measurements will be carried out while decoding a series of videos of different resolutions obtained from a public repository, in order to analyze them and to be able to obtain final conclusions that allow achieving the purpose of this project and can be useful for subsequent work. These video decodings will be carried out by using the FFmpeg app, which is an open source application that will be installed on the mobile test device. Due to the quality of this application of being open source, certain changes have been applied to its operation in order to better suit the needs of this project. The power consumption data from the designed test bench are obtained through a high-performance power-analyzer device. To do this, it is necessary to learn how to configure and use the device, in order to get the data correctly. In this sense, as an additional work, a practical summary user manual on the basic handling of the high-performance analyzer is included in the project to facilitate its use by future users