基于WCET分析的低功耗技术研究

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1、&8864网分类号TP314UDC学号03060013密级公开工学硕士学位论文基于WCET分析的低功耗技术研究硕士生姓名刘蛊学科专业计算机科学与技术研究方向计算机系统结构指导教师杨学军教授国防科学技术大学研究生院二OO五年十一月摘要随着计算机系统的深入发展，低功耗技术受到日益广泛的关注。实时系统的功耗优化是璽要的低功耗研究领域，动态电压调节技术是有效的低功耗优化手段之一。基于WCET(WorstCaseExecutionTime)分析的结果，在操作系统或者编译器等软件的辅助下，实时动态电压调节利用程序运行时间的动态变化，有效地节省了实

2、时系统的能量消耗。本文重点基于静态WCET分析方法预测程序的最差执行时间，改善系统的能量使用效率。静态WCET分析技术是实时动态电压调节的基础，实时动态电压调节是WCET分析在低功耗优化领域的重要应用。本文首先研究了两种WCET分析方法(基于控制流图的WCET分析方法和基于语法树的WCET分析方法)，加深了对静态WCET分析的理解。然后，提出了一种基于WCET分析的低功耗优化算法。该算法在编译器的帮助下，在条件语句，循环语句等影响程序实际执行时间的控制语句结构中设置电压调节点，插入电压调节代码，从而最大限度的利用了程序运行时的空闲时间

3、，达到了降低系统功耗的效果。最后，基于对WCET分析研究现状的分析，详细的剖析了两种不同的WCET分析工具Cinderella和HEPTANE,比较了两种工具的特性。通过对这两种工具的分析，选择HEPTANE工具作为计时系统，开发了一个实时系统低功耗模拟环境RTLPower。我们在RTLPower实验环境中对之前提岀的算法进行了测试，结果表明该算法减少了近50%的能量消耗。关键词：实时，动态电压调节，WCET,编译器ABSTRACTAlongwiththedevelopmentofcomputersystem,low-powertec

4、hniqueshavebeengivenmoreandmoreattention.Low-poweroptimizationforreal-timesystemsisoneoftheimportantlow-powerresearchdomains.Furthermore,dynamicvoltagescalingisoneoftheeffectivelow-powertechniquesforreal-timesystems.BasedontheresultoftheWCET(WorstCaseExecutionTime)analy

5、sis,assistedwithsoftwaresuchastheoperatingsystemorthecompiler,real-timedynamicvoltagescalingmakesuseofthedynamicvariabilityoftheexecutiontimeofaprogram,andeffectivelyreducesthepowerconsumptionofreal-timesystem.Inthispaper,weinvestigatethestaticWCETanalysistechnique,andu

6、singthetechnique,weimprovetheenergyefficiencyofsomereal-timeapplications.ThestaticWCETanalysisisthebasisofreal-timedynamicvoltagescaling,andreal-timedynamicvoltagescalingisanimportantapplicationofthestaticWCETanalysisinthelowpoweroptimizationdomain.Inthispaper,wefirstly

7、studytwoWCETanalysismethods(controlflowgraphbasedWCETanalysismethodandsyntaxtreebasedWCETanalysismethod),andgetintegratedcomprehensiononthestaticWCETanalysis.Then,weproposealow-poweroptimizationalgorithmbasedonWCETanalysis.Thealgorithminsertsthedynamicvoltagescalingcode

8、beforetheconditionstatementsandaftertheloopstatements,whichaffecttheprogramexecutiontime.Thealgorithmmakesfull