基于冗余消除和邻居"辐射"的动态SPM管理方法研究

Scratch Pad Memory (SPM) has become more important on-chip memory in embedded system than hardware-managed Cache. In this proposal, we mainly focus on dynamic SPM management on compiler optimization to allocate data and code into SPM. For one side, in data allocation, we introduce Redundancy Check and Eliminate method based on memory access pattern, which can not only avoid redundancy data allocation, but also can reduce the cost of data transfer. For another, in code allocation, we use hot radiation of neighbor code to obtain code priority, at the same time, code tremble in SPM can be avoided. The research of this proposal can combine memory hierarchy of embedded systems, compiler optimization, principle of locality and radiation of the real world into the study of SPM optimization. The SPM management of this proposal may achieve significant run-time performance improvement and reduce the energy consumption of embedded systems.

SPM（Scratch Pad Memory）正逐渐取代Cache成为嵌入式系统中最重要的片上存储器,本课题将开展动态SPM编译优化研究，进行SPM数据和代码分配。数据分配采用基于存储器访问模式的冗余数据检测与消除方法，避免冗余数据占用SPM空间并减少数据传输代价；代码分配采用基于邻居代码热度"辐射"方法确定代码的优先级，避免SPM中代码块抖动。本课题将嵌入式系统存储层次结构、编译优化技术、局部性原理、物理世界的能量传送方式等融入到SPM编译优化研究中，有望提高SPM所在嵌入式系统的运行时间性能并降低功耗。

在嵌入式系统中，便签存储器在器件能耗、硅片面积、实时性保证等方面具有明显优势，已逐步取代Cache成为嵌入式系统中最重要的片上存储器，因此研究如何高效地使用和管理便签存储器将具有重要的学术价值和实际意义。本项目对加入便签存储器的计算系统进行研究，分析了与便签存储器密切相关的典型问题，研究了有关解决方案，提出了同构异构内存系统分类方法。本项目的相关研究和贡献概述如下：.首先，本项目研究了数据及控制间的关系并建模，开发了用于分析数据及控制间关系的分析器原型。.其次，本项目研究了局部性程度的量化问题，提出了用于局部性程度的估量方法。.最后，本项目研究了异构内存架构下便签存储器作为堆时的堆请求分发问题，提出了多种算法。.本项目所研究的各种原型系统和算法可结合到已有的便签存储器研究中，有望提高软件管理便签存储器的效率，优化便签存储器所在的嵌入式系统的运行时间性能。