面向非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度與數(shù)據(jù)分配研究.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用程序通常具有實(shí)時(shí)性要求。同時(shí)，能耗也成為了限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。與計(jì)算處理相比，嵌入式系統(tǒng)中的存儲(chǔ)訪問(wèn)消耗了更多的時(shí)間和功耗。因此，嵌入式系統(tǒng)急需高性能、低功耗的存儲(chǔ)系統(tǒng)及其相關(guān)優(yōu)化技術(shù)。近年來(lái)，一些新型的非易失性存儲(chǔ)器得到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注，成為了解決存儲(chǔ)系統(tǒng)性能和功耗問(wèn)題的最為引人矚目的新一代存儲(chǔ)器件。新型的非易失性存儲(chǔ)器其具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如低靜態(tài)能耗、高集成密度、抗震性好、讀取速度快，最重要的是

2、能夠在斷電情況下保存信息。但是非易失性存儲(chǔ)器也有其弊端，如讀寫速度不平衡、寫能耗高、有限的擦寫次數(shù)等問(wèn)題。本文主要研究嵌入式系統(tǒng)中非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配，主要進(jìn)行如下三個(gè)方面的研究工作。
　　1）本文對(duì)疇壁存儲(chǔ)器系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配研究。首先，本文提出基于疇壁存儲(chǔ)器的便簽式存儲(chǔ)器的體系結(jié)構(gòu)模型。疇壁存儲(chǔ)器具有兩種不同類型的單元：微單元和宏單元。微單元疇壁存儲(chǔ)器的訪問(wèn)速度快，但其集成密度低。而宏單元疇壁存儲(chǔ)器具

3、有非常高的集成密度，但是訪問(wèn)速度不固定。針對(duì)由兩類疇壁存儲(chǔ)器單元構(gòu)成的便簽式存儲(chǔ)器，本文提出減少最長(zhǎng)移動(dòng)（LMR）算法，以找到擁有高性能、低功耗和高集成密度的便簽式存儲(chǔ)器配置方案。為了提高宏單元疇壁存儲(chǔ)器的性能，本文提出整數(shù)非線性規(guī)劃（INLP）模型和指令分組調(diào)度（IGS）算法。通過(guò)適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)訪問(wèn)任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配，減少宏單元疇壁存儲(chǔ)器上的移動(dòng)操作，從而提高存儲(chǔ)器的性能、降低其能耗。
　　2）本文對(duì)多種類型存儲(chǔ)器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分配研

4、究。針對(duì)應(yīng)用程序中廣泛存在的分支結(jié)構(gòu)，本文提出數(shù)據(jù)訪問(wèn)頻率的概率模型，并且定義了概率保證的數(shù)據(jù)分配問(wèn)題。為了求解多種類型存儲(chǔ)器系統(tǒng)上概率保證的數(shù)據(jù)分配問(wèn)題，本文還提出帶概率的最優(yōu)數(shù)據(jù)分配（ODAP）算法和最大化減少開(kāi)銷（MCS）算法。帶概率的最優(yōu)數(shù)據(jù)分配算法是基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃思想的算法，能夠找到概率保證下最優(yōu)的數(shù)據(jù)分配方案。最大化減少開(kāi)銷算法是近似最優(yōu)的算法，能快速的找到概率保證下較優(yōu)的數(shù)據(jù)分配方案。為了提高帶概率的最優(yōu)數(shù)據(jù)分配算法和最大化

5、減少開(kāi)銷算法的運(yùn)行開(kāi)銷，本文還提出了冗余去除（R_R）算法。
　　3）本文對(duì)采用可基于非易失性存儲(chǔ)器的多端口存儲(chǔ)器的多核處理器系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配研究。本文提出整數(shù)線性規(guī)劃（ILP）模型和一個(gè)三段式的啟發(fā)式算法，來(lái)找到最優(yōu)或較優(yōu)的任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配方案，以提高多核處理器系統(tǒng)上任務(wù)執(zhí)行的并行性和對(duì)多端口存儲(chǔ)器訪問(wèn)的并行性，從而提高多核處理器系統(tǒng)的性能。其中，啟發(fā)式算法包括生成任務(wù)分配的減少遠(yuǎn)程訪問(wèn)任務(wù)分配（TARAR）算法、基