36、嵌入式系统编译器优化技术解析

嵌入式系统编译器优化技术解析

1. 嵌入式系统编译器概述

在嵌入式系统中，编译器起着至关重要的作用。编译技术不仅要生成高效的代码，还可能需要支持压缩技术。在嵌入式系统的编译过程中，代码的高效性比编译速度更为重要。同时，编译器还有助于满足和证明实时约束，例如包含显式的时序模型，用于优化代码的时序行为，像冻结某些缓存行以防止频繁执行的代码被多次逐出和重新加载。此外，编译器还能帮助降低嵌入式系统的能耗，具备能量优化功能的编译器是很有必要的。由于嵌入式系统的指令集种类繁多，需要为更多的处理器提供编译器，甚至有时需要支持可重定向编译器对指令集进行优化。

2. 能量感知编译

2.1 能量问题背景

许多嵌入式系统是依靠电池运行的移动系统。随着移动系统计算需求的不断增加，而电池技术的改进却较为缓慢，能量的可用性成为新应用发展的严重瓶颈。

2.2 节能途径

节能可以在多个层面实现，包括制造工艺技术、设备技术、电路设计、操作系统和应用算法等。将算法合理转换为机器代码也有助于节能，一些高级优化技术同样能降低能耗。下面介绍几种通过编译器优化来降低能耗的方法：
- 能量感知调度 ：在不改变程序含义的前提下，可以改变指令的顺序，使指令总线上的转换次数最小化。这种优化可以在编译器生成的输出上进行，无需对编译器本身进行修改。
- 能量感知指令选择 ：通常，实现相同源代码有不同的指令序列。在标准编译器中，选择指令序列的标准是指令数量或周期数，而能量感知指令选择则将标准替换为该序列的能耗。相关研究发现，这种方法能降低一定比例的能耗。
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