隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)防電子、數(shù)字家庭、工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子、醫(yī)學(xué)科技、消費(fèi)電子、無(wú)線通訊、電力系統(tǒng)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要行業(yè)。在高速發(fā)展過(guò)程中,對(duì)嵌入式系統(tǒng)的尺寸、工作時(shí)間、穩(wěn)定性提出了更高的要求,而能耗問(wèn)題是影響上述指標(biāo)的主要瓶頸之一。為了解決嵌入式系統(tǒng)能耗不斷增長(zhǎng)的問(wèn)題,出現(xiàn)了使用SPM （Scratchpad Memory）替代Cache的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。本文圍繞這一主題,重點(diǎn)研究與降低存儲(chǔ)子系統(tǒng)能耗和提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能密切相關(guān)的編譯期SPM管理方法與相關(guān)技術(shù)。論文的主要工作包括：（1）提出了一種基于電路實(shí)際活躍度的體系結(jié)構(gòu)級(jí)SPM動(dòng)態(tài)功耗模型�，F(xiàn)有功耗模型僅提供SPM的平均訪問(wèn)功耗值,不能反映程序?qū)嶋H輸入輸出值以及SPM內(nèi)容布局對(duì)電路動(dòng)態(tài)功耗的影響,限制了降低SPM操作能耗的優(yōu)化效果。針對(duì)該問(wèn)題,本文通過(guò)從性能模擬器獲取程序運(yùn)行時(shí)的電路翻轉(zhuǎn)情況,計(jì)算電路實(shí)際活躍度值,提出了一種基于電路實(shí)際活躍度的體系結(jié)構(gòu)級(jí)SPM動(dòng)態(tài)功耗模型。該模型有效地反映了電路功耗隨電路活躍度變化的特征,有助于指導(dǎo)編譯器通過(guò)采取合適的優(yōu)化技術(shù)降低程序運(yùn)行時(shí)電路活躍度來(lái)減少電路功耗,提高對(duì)SPM... 

【文章來(lái)源】：中南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：123 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
圖表索引
術(shù)語(yǔ)中英對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景
    1.2 論文的主要工作
    1.3 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 編譯期SPM管理的研究綜述
    2.1 SPM存儲(chǔ)器
        2.1.1 SPM與Cache的比較
        2.1.2 采用SPM的片上存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        2.1.3 SPM的管理機(jī)制
    2.2 SPM的功耗模型
        2.2.1 功耗估計(jì)方法
        2.2.2 SPM功耗模型
    2.3 編譯期SPM管理
        2.3.1 編譯期SPM管理方法
        2.3.2 面向功耗優(yōu)化的SPM管理
        2.3.3 面向?qū)崟r(shí)性能優(yōu)化的SPM管理
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于實(shí)際電路活躍度的SPM動(dòng)態(tài)功耗模型
    3.1 電路功耗
    3.2 動(dòng)態(tài)功耗模型
        3.2.1 SPM部件結(jié)構(gòu)
        3.2.2 SPM各子部件功耗模型
        3.2.3 功耗模型中a系統(tǒng)因子的設(shè)計(jì)
    3.3 基于SimpleScalar的功耗模型實(shí)現(xiàn)
        3.3.1 SimpleScalar簡(jiǎn)介
        3.3.2 SimpleScalar結(jié)構(gòu)
        3.3.3 SPM部件擴(kuò)展
    3.4 模擬實(shí)驗(yàn)
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.4.3 模型用于優(yōu)化應(yīng)用示例
    3.5 本章小結(jié)
第四章 編譯期SPM低功耗管理方法
    4.1 整體研究框架
    4.2 變量識(shí)別
        4.2.1 變量及操作類型分析
        4.2.2 訪問(wèn)頻度計(jì)算
    4.3 一種基于調(diào)用鏈關(guān)聯(lián)分析的函數(shù)局部變量存儲(chǔ)空間合并方法
        4.3.1 問(wèn)題描述
        4.3.2 生成調(diào)用圖
        4.3.3 函數(shù)間調(diào)用鏈關(guān)聯(lián)
        4.3.4 生成無(wú)調(diào)用鏈關(guān)聯(lián)函數(shù)集
        4.3.5 實(shí)現(xiàn)合并操作
    4.4 一種基于節(jié)點(diǎn)執(zhí)行序圖的動(dòng)態(tài)置換候選集計(jì)算方法
        4.4.1 生成節(jié)點(diǎn)執(zhí)行序圖
        4.4.2 執(zhí)行序圖的節(jié)點(diǎn)類型
        4.4.3 候選集計(jì)算
        4.4.4 示例分析
    4.5 一種采用遺傳算法進(jìn)行布局優(yōu)化的兩階段SPM分配方法
        4.5.1 生成SPM分配方案
        4.5.2 布局優(yōu)化
        4.5.3 分配方案的實(shí)現(xiàn)
    4.6 模擬實(shí)驗(yàn)
        4.6.1 基于SUIF平臺(tái)的SPM分配管理系統(tǒng)
        4.6.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置
        4.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 面向WCET值優(yōu)化的SPM分配算法
    5.1 面向WCET值優(yōu)化的編譯期SPM管理
        5.1.1 WCET分析
        5.1.2 SPM分配算法
    5.2 基于禁忌搜索的SPM分配算法
        5.2.1 優(yōu)化效用函數(shù)
        5.2.2 禁忌搜索
        5.2.3 分配算法的實(shí)現(xiàn)
    5.3 模擬實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置
        5.3.2 參數(shù)分析
        5.3.3 性能分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間主要的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于擴(kuò)展控制流圖的片上存儲(chǔ)器分配策略[J]. 王學(xué)香,浦漢來(lái),楊軍.  電子學(xué)報(bào). 2007(08)
[2]一種求解TSP的高效遺傳算法[J]. 王超學(xué),崔杜武,王竹榮,費(fèi)蓉.  西安理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(01)
[3]面向功耗優(yōu)化的片上存儲(chǔ)器分配策略[J]. 金晶,浦漢來(lái),凌明.  應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào). 2006(02)
[4]基于嵌套循環(huán)指令分析的片上存儲(chǔ)器分配策略[J]. 浦漢來(lái),凌明,金晶,周凡.  電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2006(01)
[5]面向性能優(yōu)化的片上存儲(chǔ)器容量定制策略[J]. 浦漢來(lái),凌明.  應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào). 2005(04)
[6]一種改進(jìn)的求解TSP問(wèn)題的演化算法[J]. 蔡之華,彭錦國(guó),高偉,魏巍,康立山.  計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2005(05)
[7]體系結(jié)構(gòu)級(jí)功耗分析方法[J]. 李佳,徐勇軍,李曉維,王新平.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2004(12)
[8]有效的低功耗編譯優(yōu)化方法:部件使用局部化[J]. 易會(huì)戰(zhàn),楊學(xué)軍.  軟件學(xué)報(bào). 2004(10)
[9]面向低功耗優(yōu)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)級(jí)功耗模型研究[J]. 李曦,王志剛,周學(xué)海,王煦法.  電子學(xué)報(bào). 2004(02)
[10]Tabu Search中集中性和多樣性的自適應(yīng)搜索策略[J]. 賀一,劉光遠(yuǎn),邱玉輝.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2004(01)

博士論文
[1]基于ScratchPad Memory的嵌入式系統(tǒng)優(yōu)化研究[D]. 胡威.浙江大學(xué) 2008
[2]基于片上SRAM布局的存儲(chǔ)子系統(tǒng)能耗優(yōu)化研究[D]. 金晶.東南大學(xué) 2006
[3]SoC存儲(chǔ)子系統(tǒng)系統(tǒng)級(jí)性能優(yōu)化技術(shù)研究[D]. 浦漢來(lái).東南大學(xué) 2006
[4]實(shí)時(shí)系統(tǒng)最差情況執(zhí)行時(shí)間分析的研究[D]. 姬孟洛.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]實(shí)時(shí)軟件最壞情況執(zhí)行時(shí)間估計(jì)研究[D]. 岳峰.大連理工大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3368309