学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于DVS的节能编译技术研究

作　者: 梁晓
导　师: 陈天洲；施青松
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用
关键词: DVS 节能编译
分类号: TP314
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 86次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来，随着半导体和芯片技术的快速发展，集成了越来越多的硬件、软件和应用程序的系统级芯片变得越来越重要。随之而来的，是可移动嵌入式设备，如手机(Cell-Phone)，个人掌上电脑(PDA)等设备的性能大幅度地提升，带来对电池的需求不断呈上升趋势。电池的容量与使用时间已经是制约便携嵌入式设备发展的一个重要问题。使用合理的硬件和软件的办法，降低应用程序和系统的功耗，成为嵌入式系统设计的一个重要课题。当前的节能的方面的研究，在操作系统调度方面取得了很多的成果。通过操作系统调度和硬件结合的办法，通常是对历史记录进行判断，准确度成为一个问题。本文认为通过编译器和硬件技术相结合，可以获得更准确的调度信息。本文结合硬件上的动态电压缩放技术(Dynamic Voltage Scaling，DVS)和编译技术，提出了基于DVS的节能编译框架，利用编译器对代码的了解和修改能力，采用时间与功耗判断的算法，为不同的代码段设定不同的电压，从而达到节能的目的。本框架分为静态编译和动态编译两种，通过静态节能编译框架验证编译器和DVS技术结合的有效，通过动态节能编译框架，考虑到系统运行过程中多程序并行的实际情况，以及系统的电压限制和性能要求，让节能框架更加准确和实用。通过在SimpleScalar软件模拟平台和Intel XScale硬件平台上分别了实现静态和动态节能编译软件。能耗测试结果表明，静态节能编译器在代码性能下降5％的可允许范围以内，能够获得最高37％的功耗节省；动态节能编译器在实验平台上上可得到最高28％平均23％的功耗节省。本文提出的基于DVS的节能编译框架，经验证确实可以达到平均23％的节能效果，并保持性能不下降。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题背景  9
  1.2 研究的意义  9-10
  1.3 本文工作  10-11
  1.4 论文结构  11
  1.5 本章小结  11-13
第2章嵌入式系统上的节能研究综述  13-24
  2.1 嵌入式系统节能研究  13-14
    2.1.1 节能算法分类  13
    2.1.2 处理器节能和外设的节能  13-14
  2.2 DVS技术  14-17
    2.2.1 DVS技术简介  14-16
    2.2.2 Xscale上的DVS应用举例  16-17
    2.2.3 DVS技术和软件的结合应用  17
  2.3 编译节能技术  17-21
    2.3.1 静态编译节能技术介绍  17-20
    2.3.2 动态编译节能技术介绍  20-21
  2.4 能耗测试方法研究  21-22
  2.5 研究难点  22-23
  2.6 本章小结  23-24
第3章基于DVS的节能编译框架  24-35
  3.1 节能编译框架的总体设计  24-28
    3.1.1 传统编译器  24-25
    3.1.2 编译器和DVS的结合点  25-28
    3.1.3 总体框架  28
  3.2 静态节能编译设计  28-30
  3.3 动态节能编译设计  30-34
    3.3.1 动态编译设计和节能的结合点  31-32
    3.3.2 设计要点  32
    3.3.3 框架和模块简述  32-33
    3.3.4 流程  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章节能编译框架和算法实现  35-47
  4.1 静态节能编译算法  35-38
    4.1.1 代码段选择模块  35-36
    4.1.2 代码段处理模块  36-37
    4.1.3 代码段优化模块  37-38
  4.2 基于DVS的动态节能编译  38-43
    4.2.1 首遍编译模块  39-40
    4.2.2 DVS判断算法  40-42
    4.2.3 代码段选择和电压决定模块  42
    4.2.4 二次编译和代码优化模块  42-43
  4.3 嵌入式系统能耗测试方法  43-46
    4.3.1 软件能耗测试方法  43-46
  4.4 硬件平台上的能耗测试方法  46
  4.5 本章小结  46-47
第5章算法实验和实验结果讨论  47-56
  5.1 静态节能编译框架的实现和实验结果讨论  47-52
    5.1.1 实验步骤  47
    5.1.2 实验平台设置  47-48
    5.1.3 编译器的改造  48-49
    5.1.4 能耗测试模块的实现和设置  49-51
    5.1.5 实验结果讨论  51-52
  5.2 动态节能编译框架的实现和结果讨论  52-55
    5.2.1 实现动态编译的算法和模块  52-53
    5.2.2 为PXA 270添加能耗测试模块和时间控制模块  53
    5.2.3 将PIN部署到XScale PXA270上  53
    5.2.4 实验结果讨论  53-55
  5.3 本章小结  55-56
第6章总结和展望  56-58
  6.1 总结  56-57
  6.2 展望  57-58
参考文献  58-63
攻读硕士学位期间主要的研究成果  63-64
致谢  64

基于DVS的节能编译技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文