基于SPM的寄存器拋出能耗優(yōu)化研究.pdf

1、隨著集成電路設(shè)計技術(shù)與制造工藝的不斷提升，以片上系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)的處理能力出現(xiàn)了飛躍式的發(fā)展，與此同時，能耗問題成為制約嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重要瓶頸之一。研究表明，存儲子系統(tǒng)是片上系統(tǒng)的主要能耗來源，如何有效降低存儲子系統(tǒng)能耗成為降低整個片上系統(tǒng)能耗的關(guān)鍵，包含有片上存儲器SPM的存儲子系統(tǒng)層次體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)成為降低存儲系統(tǒng)能耗的有效手段。 本文以SPM對存儲子系統(tǒng)的能耗影響為核心，著重研究基于SPM的寄存器分配算法拋出管理策

2、略，以及基于SPM布局的存儲子系統(tǒng)能耗優(yōu)化。 針對圖著色寄存器分配過程中，無寄存器可用時將待分配變量拋出到片外存儲器的情況，本文提出一種基于SPM的寄存器分配算法拋出策略。通過分析應(yīng)用程序編譯階段生成的靜態(tài)單向賦值圖，在拋出變量的前后插入SPM存取指令（sts/lfs），將針對片外存儲器的拋出，修改為針對SPM的拋出，SPM存取指令在SPM管理器SPMM的協(xié)助下完成拋出變量在SPM存取。通過將拋出變量置于SPM空間來降低存儲器訪

3、問能耗。 鑒于拋出變量在SPM中管理對存儲子系統(tǒng)能耗影響的局部性和有限性，本文提出一種基于SPM布局優(yōu)化的存儲子系統(tǒng)能耗優(yōu)化策略。通過綜合考慮應(yīng)用程序的全局變量、數(shù)據(jù)、代碼、堆棧對系統(tǒng)能耗的影響，構(gòu)架反映程序調(diào)用關(guān)系和訪問次數(shù)的權(quán)重擴(kuò)展控制流圖，采用以節(jié)點(diǎn)能耗密度為優(yōu)先權(quán)的0-1背包算法，選擇程序中的能耗熱點(diǎn)。將SPM空間進(jìn)行分層管理，第一層用于拋出變量管理，第二層用于存儲程序能耗熱點(diǎn)。通過對SPM空間的合理劃分和能耗熱點(diǎn)的優(yōu)化