随着半导体制造工艺的进步,功耗问题成为嵌入式设计领域一个新的挑战。研究表明片上存储子系统已成为片上系统主要功耗来源。SPM(Scrach-pad Memory)作为一种片上存储器具有面积小、功耗低的优势,被广泛应用在嵌入式系统中。为了准确的反映和评估SPM对系统功耗的影响,对SPM进行功耗建模已经成为嵌入式低功耗研究重点之一。针对以往门级静态功耗模型不能有效评估SPM静态功耗的问题,本文系统分析了SPM存储阵列、地址解码、列逻辑等子电路在空闲、预充电、读/写阶段泄漏电流产生原理,在晶体管级上提出一种基于模拟的SPM静态功耗模型,评估SPM电路静态功耗。针对以往平均功耗模型不能反映电路实际功耗随电路输入而改变的特征,对基于SPM部件的低功耗编译优化技术支持不足的问题,本文提出一种反映电路活跃度的SPM动态功耗模型以评估SPM电路动态功耗。模型通过程序执行时SPM的电路输入/输出信息确定各子电路电路活跃度的变化,计算电路翻转电容,评估SPM动态功耗。为了获得程序执行时SPM的电路输入/输出信息,本文在SimpleScalar的基础上设计了一个模拟SPM访问的性能模拟器。仿真执行时,模拟器首先将基准程序的可执行文件装载到SPM空间中,然后从SPM空间中取指,并对指令解码和模拟执行,输出指令地址等程序运行时信息,结合上述SPM功耗模型,计算得到SPM的实际功耗。实验结果表明,在模拟SPM整体功耗时,本文提出的静态功耗模型模拟速度快,并能将误差控制在25%以内,动态功耗模型能根据电路输入特征计算功耗,保证模型准确度。