38、嵌入式系统中的高效参数传递与缓存优化

嵌入式系统中的高效参数传递与缓存优化

1. 引言

在嵌入式系统中，优化参数传递和缓存性能是提高能效和性能的关键。随着嵌入式应用的复杂度不断增加，传统的参数传递机制和缓存设计逐渐暴露出局限性。本文将详细介绍一种名为“按需参数传递”的技术，以及一种利用缓存行地址局部性来优化数据缓存能耗的方法。这两种技术不仅能在不影响性能的前提下显著降低能量消耗，还能提高系统的可靠性和响应速度。

2. 按需参数传递

2.1 参数传递机制的回顾

子程序是实现控制和数据抽象的主要编程语言结构。在子程序调用时，实际参数被计算并通过参数访问路径传递给形式参数。在子程序执行后，形式参数的值通常会被复制回实际参数。参数访问路径和参数返回路径的实现取决于采用的参数传递机制。

在C语言中，参数传递有两种主要机制：按值调用（Call-by-Value, CBV）和按引用调用（Call-by-Reference, CBR）。CBV机制在传递参数时，实际参数的值会被计算并复制到形式参数中，增加了存储开销。CBR机制则通过传递实际参数的指针来共享同一位置，加快了子程序调用速度，但每次访问形式参数时需要额外的间接层次。

2.2 按需参数传递的实现

按需参数传递（Demand-driven Parameter Passing）是一种节能的参数传递策略，其目标是在子程序中未使用的形式参数时不计算冗余的实际参数值。这种策略通过编译器的帮助，将实际参数值的计算推迟到子程序代码中对应形式参数实际使用的点。

2.2.1 控制流图示例

考虑以下控制流图（Control Flow Graph, CFG），假设