基于编译的嵌入式系统优化研究

随着嵌入式技术的快速发展，嵌入式系统的应用越来越广泛，其功能越来越强大、软硬件日趋复杂、新产品层出不穷，这给嵌入式系统优化带来了新的挑战。任何嵌入式系统都运行着相应的嵌入式软件，软件对嵌入式系统性能的提升起着关键作用。高级语言编写的嵌入式软件都需要经过编译器转换成可运行的目标代码，因此，利用编译器对嵌入式系统进行优化是十分有效且必要的一种手段。本项目拟对基于编译的嵌入式系统优化技术进行研究，主要研究内容包括四个方面：1）基于编译的嵌入式系统优化框架，确保各种优化技术在这个框架下对不同类型的嵌入式系统实施整体较理想的优化；2）基于编译的面向嵌入式体系结构的存储分配优化，重点研究分块存储和混合SPM两种结构下的优化问题；3）基于编译的低功耗优化，提出更加精确的功耗模型和优化算法；4）多目标的嵌入式编译优化问题，使得嵌入式系统在功耗、速度等各个方面的优化达到近似最优的效果。

随着嵌入式技术的快速发展，嵌入式系统的应用越来越广泛，其功能越来越强大、软硬件日趋复杂、新产品层出不穷，这给嵌入式系统优化带来了新的挑战。任何嵌入式系统都运行着相应的嵌入式软件，软件对嵌入式系统性能的提升起着关键作用。高级语言编写的嵌入式软件都需要经过编译器转换成可运行的目标代码，因此，利用编译器对嵌入式系统进行优化是十分有效且必要的一种手段。本项目基于编译的嵌入式系统优化技术进行了研究，主要研究内容包括四个方面：1）基于编译的嵌入式系统优化框架，提出了以优化能耗、设备耗损等绿色指标为目标的优化框架，该框架包括编译器、评估器、分配器、管理和调度五个部分；2）基于编译的面向嵌入式体系结构的存储分配优化，分别提出了针对混合SPM、易失性STT-RAM缓存以及寄存器的数据分配方法，改善了嵌入式系统的性能、功耗和可靠性；3）基于编译的低功耗优化，提出了面向总线翻转编码的指令调度方法、面向混合缓存迁移的缓存加锁方法、基于符号执行的能耗错误检测方法，并结合能耗和设备损耗等指标提出了绿色编译的概念；4）多目标的嵌入式编译优化问题，提出了一种评估模型指导的多目标数据分配方法，同时改善嵌入式系统的能耗和设备损耗。本项目比较全面地研究了基于编译的嵌入式系统优化技术，促进了高性能、低能耗、可靠、耐用的嵌入式系统设计的理论和方法方面的研究，其研究成果对于研究界和工业界都具有借鉴意义。