1、嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為核心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)市場(chǎng)中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)一般采用片上高速靜態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器SRAM(Static Random Access Memory)與片外低速動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器DRAM(Dynamic Random Access Memory)相結(jié)合的層次化結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)速度、容量、成本三方面的均衡。片上高速SRAM分為硬件管理的Cache和軟件管理的SPM(Scratch pad Memory)兩種類(lèi)型，

2、SPM在器件能耗、硅片面積、實(shí)時(shí)性保證等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，已逐步取代Cache成為嵌入式系統(tǒng)中最重要的片上存儲(chǔ)器。
　　 SPM由編譯器負(fù)責(zé)管理，編譯器決定了SPM數(shù)據(jù)分配與空間管理、SPM與片外DRAM之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)荣Y源安排調(diào)度。嵌入式系統(tǒng)不斷擴(kuò)大的應(yīng)用領(lǐng)域和持續(xù)增長(zhǎng)的SPM優(yōu)化需求對(duì)管理SPM的編譯技術(shù)提出了巨大的挑戰(zhàn)，基于編譯指導(dǎo)的存儲(chǔ)空間利用、運(yùn)行時(shí)間效能、器件功耗等課題已成為當(dāng)前SPM領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　 本

3、文以嵌入式程序中最占用運(yùn)行時(shí)間及能量消耗的循環(huán)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，研究了提高空間利用率和運(yùn)行時(shí)間性能、降低功耗三個(gè)方面的SPM編譯優(yōu)化問(wèn)題。創(chuàng)新性工作和貢獻(xiàn)概述如下：
　　 (1)提出了基于存儲(chǔ)器訪問(wèn)模式的空間復(fù)用編譯優(yōu)化技術(shù)。
　　 SPM是容量受限的片上高速緩存器件，本文重點(diǎn)研究了SPM空間受限情況下的編譯優(yōu)化技術(shù)，首次提出基于存儲(chǔ)器訪問(wèn)模式的SPM空間復(fù)用編譯優(yōu)化方法。根據(jù)循環(huán)迭代內(nèi)部數(shù)組的存儲(chǔ)器訪問(wèn)模式，確定可互相復(fù)

4、用SPM空間的數(shù)組。只為循環(huán)迭代中部分?jǐn)?shù)組分配SPM空間，其它數(shù)組與已分配空間的數(shù)組進(jìn)行空間復(fù)用。循環(huán)迭代內(nèi)部數(shù)組之間采用SPM空間復(fù)用優(yōu)化之后，每個(gè)循環(huán)迭代所占用的SPM空間減少，既定容量的SPM就可為更多個(gè)數(shù)的循環(huán)迭代提供數(shù)據(jù)空間。
　　 (2)提出了基于存儲(chǔ)器訪問(wèn)模式的數(shù)據(jù)流水編譯優(yōu)化技術(shù)。
　　 本文首次提出了編譯指導(dǎo)的數(shù)據(jù)流水優(yōu)化管理方法，有效減少數(shù)據(jù)傳輸冗余操作，提升嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間性能。本方法將片上SPM

5、邏輯上劃分為兩個(gè)相等的部分，實(shí)現(xiàn)CPU數(shù)據(jù)處理和DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿辛魉僮?。同時(shí)，通過(guò)對(duì)循環(huán)迭代內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器訪問(wèn)模式分析，如果某數(shù)組相關(guān)操作數(shù)據(jù)由本次或之前循環(huán)迭代計(jì)算產(chǎn)生，DMA就不用從片外存儲(chǔ)器往SPM裝載該數(shù)組的元素。通過(guò)在編譯器插入數(shù)據(jù)傳輸指令之前進(jìn)行冗余檢查，避免冗余數(shù)據(jù)裝載到SPM，減少了數(shù)據(jù)傳輸代價(jià)。
　　 (3)提出了基于電壓頻率調(diào)整的功耗節(jié)省編譯優(yōu)化技術(shù)。
　　 本文研究了編譯指導(dǎo)的SPM嵌入式系

6、統(tǒng)的功耗節(jié)省優(yōu)化問(wèn)題，首次提出基于動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整DVFS(Dynamic Voltage andFrequency Scaling)的SPM功耗管理方法。主要思想是利用CPU數(shù)據(jù)處理和DMA數(shù)據(jù)傳輸這兩種操作的時(shí)間性能不平衡性，兩者之間的運(yùn)行時(shí)間性能差為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。通過(guò)檢測(cè)CPU數(shù)據(jù)處理和DMA數(shù)據(jù)傳輸之間的時(shí)間隙，插入適當(dāng)?shù)哪Ｊ皆O(shè)置指令，使用單一調(diào)整和動(dòng)態(tài)調(diào)整兩種方式降低CPU的供電電壓和時(shí)鐘頻率。在保證系統(tǒng)運(yùn)行