面向嵌入式系统的迭代式循环展开优化

发布时间：2022-07-19 12:13

　　基于电池供电的嵌入式设备的广泛应用使得低能耗、代码体积成为嵌入式系统设计的关键约束条件。然而,传统的、面向性能的编译优化工作却无法满足这些新的需求。同时,嵌入式微处理器体系结构方面的快速革新,同样给编译器的优化工作带来了巨大的压力。循环展开是编译级一个非常有效的性能和能耗优化方法,它主要依赖于展开因子的选取;然而,由于现代计算机系统的复杂性,至今在编译阶段还没有一个很好的计算展开因子的方法。因此,大多编译器都是采用一个非常简单的计算展开因子的算法,这样导致了许多潜在优化机会的丧失。更糟的是,编译器可能会展开一些并不适合展开优化的循环而导致性能的降低或者能耗的增加。针对这些问题,本文提出了一种面向嵌入式系统的基于能耗剖析的迭代式循环展开优化方法。由于高性能并不等于低能耗,所以本文在对能耗进行优化的同时也兼顾了对性能的考虑。然而,由于搜索空间非常庞大使得迭代式优化非常耗时,在本文中我们采用两种方法来提高迭代式优化的效率,第一、提出了基于热点的展开因子搜索算法;第二、利用循环展开的重要特征对展开因子的搜索空间进行裁剪。最后,在基于StrongARM处理器的嵌入式平台上,我们选取了12个测试程... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 本文的主要工作
    1.3 论文的组织结构
第二章 背景知识介绍
    2.1 嵌入式系统简介
    2.2 嵌入式系统的能耗问题
        2.2.1 硬件层低功耗技术
        2.2.2 软件层低能耗技术
        2.2.3 循环展开
        2.2.4 循环展开研究现状
    2.3 性能、能耗和功耗三者之间的关系
    2.4 小结
第三章 面向嵌入式系统的迭代式循环展开优化
    3.1 迭代式优化的必要性
        3.1.1 考虑的问题
    3.2 迭代式循环展开优化框架
    3.3 能耗剖析
        3.3.1 能耗剖析工具介绍
        3.3.2 剖析文档的属性定义及描述
    3.4 全局驱动过程
        3.4.1 初始化模块
        3.4.2 循环展开优化模块
        3.4.3 结果评估
    3.5 小结
第四章 基于热点的展开因子搜索算法
    4.1 搜索算法的介绍
    4.2 展开因子搜索空间的定义
    4.3 基于热点的展开因子搜索算法的设计
        4.3.1 关键循环的确定
        4.3.2 展开因子的搜索
    4.4 代码转换文档的定义
    4.5 小结
第五章 展开因子搜索空间的裁剪
    5.1 介绍
    5.2 循环展开对能耗的影响
        5.2.1 实验平台的设计
        5.2.2 循环展开对能耗的影响
    5.3 展开因子搜索空间的裁剪
    5.4 小结
第六章 实验结果及分析
    6.1 实验环境介绍和Benchmarks 选取
        6.1.1 Sim-panalyzer 功耗模拟器介绍
        6.1.2 Benchmark 的选取
    6.2 能耗剖析及其文档的编辑
    6.3 实验结果分析
    6.4 小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文总结
    7.2 未来工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于学习的迭代式优化编译中的经验适用性研究[J]. 龙舜,朱蔚恒.  计算机工程与科学. 2010(09)
[2]嵌入式软硬件低功耗优化研究综述[J]. 周宽久,迟宗正,西方.  计算机应用研究. 2010(02)
[3]基于四阶段人工优化的软件流水技术[J]. 周国建,吴少刚,李祖松,史岗.  计算机工程. 2009(05)
[4]一种基于离散Hopfield神经网络的RTOS功耗优化方法[J]. 郭兵,沈艳,王殿辉,李志蜀,陈向东.  计算机学报. 2007(09)
[5]算法级能耗分析方法研究[J]. 王爱峰,李曦,雷霆,周学海.  计算机工程与应用. 2006(29)
[6]非平稳自相似业务下自适应动态功耗管理[J]. 吴琦,熊光泽.  软件学报. 2005(08)
[7]软件流水中的循环展开优化[J]. 李文龙,刘利,汤志忠.  北京航空航天大学学报. 2004(11)
[8]低功耗多线程编译优化技术[J]. 赵荣彩,唐志敏,张兆庆,GuangR.Gao.  软件学报. 2002(06)



本文编号：3663394