面向嵌入式处理器的代码压缩研究

发布时间：2021-06-06 01:52

　　随着嵌入式系统软件功能需求的不断提高，片上存储器在系统中所占的成本比重也在不断增加，压缩程序存储空间已成为嵌入式处理器设计需要考虑的问题之一。现有的压缩程序存储空间的解决方案主要分为编译器优化、高密度指令集以及代码压缩三类。本文结合自主研发的两款嵌入式处理器（CK520，SPOCK）以及集成这两款处理器的异构双核SoC（GEM-SOC），从高密度指令集、代码压缩方法以及代码解码器的实现方式三个方面开展了研究工作：1)高密度指令集以Thumb和MIPS16指令集为代表，讨论了双模式高密度指令集的工作方式以及优缺点；以CK-core指令集为代表，从编程模型、指令类型、指令编码以及寻址方式等方面分析了单模式高密度指令集如何在代码密度和处理器性能之间作折衷；并以Powerstone基准测试集为基础，ARM940T和CK520为例，对比分析了Thumb/ARM和CK-core指令集的代码密度和处理器性能，实验结果显示：在使用相同的编译器条件下，与32位ARM指令集相比，CK520在牺牲17％处理器性能的前提下降低了38％的代码量；与16位Thumb指令集相比，CK520指令集不仅能够降低9％的代... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

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和更低的CPI提高处理器性能【3]，但是性能的提升是以牺牲代码密度为代价的。当性能更高的，追求指令级并行(ILP)的vLIw处理器(如TI的C64系列)应用到嵌入式领域之后，这一趋势就更加明显了，图1一2显示了MPEGZ编码程序在不同的处理器上编译后的代码量对比【5]。厂七一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一咚 咚 11149.111-一拱 拱一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一令 令片片付… ……… … -一洛 洛…………………………………………………………………… … 11100.777777777 6668.222哥〕一一 一 一 一 一公公公公公公公公公公公公公公 公生于 ---------------……首朴舀 舀舀舀舀舀舀 舀 一 ~----------- ----------------------点几 几几几 几几几 几君君早早早 早 -----名 ~~~~~~~~~~~一一一一一一一 :--------------------- _____________吧扮 扮扮扮 扮扮扮 扮扮扮 扮 }}}}}}}}}州一谈谈 }}}}}}}}}}{{{{{nU八U门U﹃Un甘n甘n︺︺︹︸U︵UO目46八乙n﹄O︺64艺八月JJ..胜J刁矛J.I !ntelX86ThUmbARMTMS320C6XIA毛4图1一ZMPEGZ编码不同处理器代码量对比(单位:KB)当前的减小代码尺寸 (codereduction)的方法大致可以分为以下三类[8]:1.编译器优化编译器优化通过选取适当的编译优化方法和编译过程减小生成代码的尺寸。该方法只改动软件工具链

引替换符号串，如果索引的长度小于符号串的长度，并且字典本身的开销不大，那么就能达到压缩的效果。符号可以是字节、指令的子域、一整条指令或者指令串。图2一7是当符号为一整条指令时的压缩示意图。图中w为指令的长度，n为程序中总的指令条数，d为字典项的数目，为了达到代码压缩的要求，必须满足:nw>。[1092(J)1+如 mmmovrl， rZZZZZZZ5555555 mmmovrl， rZZZZZZZ5555555副副 drl，rZ忍 忍忍忍30000000司司 drl

【参考文献】：
期刊论文
[1]片上双核通信机制的设计与应用[J]. 杨建,阳晔,严晓浪,葛海通.  微电子学. 2007(01)
[2]代码缩减技术的研究[J]. 杨群,杨献春,许满武.  计算机科学. 2006(02)
[3]基于代码压缩方法的低功耗嵌入式系统设计技术研究[J]. 李曦,张来勇,熊悦,周学海.  小型微型计算机系统. 2003(05)

硕士论文
[1]Ogg/Vorbis解码器的设计实现[D]. 冯炯.浙江大学 2006



本文编号：3213348