【摘要】：在當(dāng)代嵌入式系統(tǒng)中,尤其是便攜式嵌入式設(shè)備中,存儲子系統(tǒng)已經(jīng)被公認(rèn)為整個嵌入式系統(tǒng)能耗和性能的瓶頸。高速暫存存儲器(SPM)憑借其在能耗,速度和面積上的突出優(yōu)勢,在近幾年來逐漸成為嵌入式研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。由于SPM研究的關(guān)鍵問題在于編譯器如何管理SPM的存儲空間,而至今還沒有一款工具既能支持對SPM的管理策略研究并能模擬SPM機(jī)制來檢測編譯器算法的優(yōu)劣,這對SPM研究者來說是一個很大的不便。 本文選擇了一款嵌入式領(lǐng)域主流的開源編譯器和體系結(jié)構(gòu)研究工具Trimaran作為研究平臺,在對其代碼進(jìn)行深入分析基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了能模擬SPM機(jī)制的新版Trimaran。新的Trimaran版本支持三類SPM操作指令,包括CPU讀寫SPM的指令,SPM與主存進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的DMA指令,以及SPM的初始化指令。這些指令由Trimaran的編譯器模塊生成,并以一種中間表示形式傳給支持SPM模擬的Trimaran模擬器模塊。改造后的模擬器將中間表示轉(zhuǎn)換成本地C程序,并通過本地C編譯器對其編譯生成目標(biāo)文件,然后將其與模擬器中的模擬庫鏈接成可執(zhí)行程序,從而實(shí)現(xiàn)了對SPM操作的模擬。除此之外,為了能更好的支持SPM機(jī)制,新版的模擬器還提供對SPM操作信息的統(tǒng)計(jì)分析,以及對SPM操作進(jìn)行細(xì)粒度的指令追蹤。 實(shí)驗(yàn)表明,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的新版Trimaran系統(tǒng)在不影響原版本功能和性能的前提上有效地模擬了SPM機(jī)制。
【圖文】：

圖1.1SPM與Cache的性能比較立的地址空間，編譯器可以用訪問內(nèi)存一樣的方式來訪問SPM。正是由于這個特性，，研究SPM在很大程度上變成了研究編譯器的數(shù)據(jù)分割策略。SPM的研究工作者們在設(shè)計(jì)出一個新的數(shù)據(jù)分割算法后，需要先編譯基準(zhǔn)測試程序，然后將目標(biāo)文件寫入相應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)ROM中，通過實(shí)際運(yùn)行來檢測算法的優(yōu)劣，這顯然給SPM的研究帶來很多不便。主要原因在于，編譯器的研究者可能需要針對各種嵌入式架構(gòu)設(shè)計(jì)算法，很有可能這種架構(gòu)還沒有生產(chǎn)出實(shí)際的硬件，這種情況下算法的效果也就無法檢測。因此，將編譯器和嵌入式架構(gòu)模擬器集成在一起才是最好的選擇。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在上個世紀(jì)九十年代，隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式技術(shù)獲得了廣闊的發(fā)展空間。其中便攜式嵌入式設(shè)備的迅速發(fā)展，才使SPM開始受到嵌入式業(yè)內(nèi)越來越多的關(guān)注。

(一般為動態(tài)存儲器)的存取一般要耗費(fèi)更長的時間。2.1.2SPM的硬件特性圖2.1描述了一個典型的嵌入式處理器架構(gòu)配置塊圖，虛線包圍的區(qū)域?yàn)樾酒瑑?nèi)部組件，通過接口與外部動態(tài)存儲器通信。CPU內(nèi)核的地址總線和數(shù)據(jù)總線分別與數(shù)據(jù)Cache，SPM以及外部存儲器接口(EMI)相連。當(dāng)CPU發(fā)出一個內(nèi)存訪問請求時，數(shù)據(jù)Cache向EMI發(fā)送一個緩存hit標(biāo)志信號來相應(yīng)數(shù)據(jù)訪問。相似的，如果SPM中的SRAM接口電路判斷出CPU所要訪問的內(nèi)存地址被映射到SPM的地址段中，它就取得數(shù)據(jù)總線的控制權(quán)并通過hit信號將SPM的Hit標(biāo)志發(fā)送給EMI。如果Caehe和SPM都發(fā)出miss信號，那么EMI就從Caehe和SPM中選出一個并將一塊大小合適的數(shù)據(jù)塊傳送到其中。圖2.1一個典型的嵌入式處理器架構(gòu)配置塊圖圖2.2中描述了包含SPM的嵌入式架構(gòu)的數(shù)據(jù)地址空間映射
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP368.1

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本文編號：2692330