无论是巨型的超级计算机,还是飞速发展的移动终端,功耗都成为了衡量处理器优劣的一项重要指标。从处理器功耗的统计结果可以看出,在功耗被广泛重视之前,通用处理器的功耗密度几乎是成倍增长,即后一代产品是前一代功耗的两倍。在功耗被广泛重视之后,功耗增长有所收敛,但功耗密度依然呈上升趋势。在低功耗设计的过程中,功耗评估是非常关键的一步。因此,研究功耗评估的方法和技术,对于低功耗研究以及芯片的现实应用,都具有重要意义。　　 处理器功耗评估可以根据评估时机分为两大类,即硅前估测和硅后监控。准确的硅前功耗估测可以在芯片流片之前,为低功耗设计提供可信的优化依据;而准确的硅后功耗监控则可以为操作系统提供实时的功耗热点信息,为软件功耗调度和管理提供依据。本文以龙芯处理器为平台研究片上实时功耗监控方法及功耗评估。本文的具体研究成果如下:　　 1.提出并实现了基于硬件性能计数器(Hardware Performance Counter)的FPGA加速硅前功耗评估系统。该系统通过EDA工具统计处理器模块级功耗,并通过FPGA统计程序运行时每个模块的活动信息,两者结合给出处理器功耗评估。该方法在保持一定精度的前提下大幅提高了功耗模拟的速度,便于进行较为精准的处理器低功耗设研究。　　 2.提出并实现了基于门控时钟单元的实时功耗监控评估方法,该方法通过统计处理器物理实现时插入的门控时钟的翻转情况估计处理器功耗,并通过实验和分析利用少量代表性门控时钟来估计处理器的功耗,具有高精度、低开销和快速的特点,可在程序运行时为系统提供细粒度的功耗热点分布情况,为系统进行功耗管理提供参考数据。　　 3.建立了一个分析处理器功耗与IPC(Instructions Per Clock cycle)及Cache失效率、访存延迟等处理器重要结构参数之间的关系模型,并在本文所建立的功耗评估平台上,对此模型的正确性及准确性进行了验证,得出了一些可以用来指导结构设计时功耗与性能之间平衡的结论。