19、嵌入式系统中的函数内联与闪存性能优化

嵌入式系统中的函数内联与闪存性能优化

嵌入式系统函数内联

在嵌入式系统中，由于内存空间有限，程序代码大小和系统性能之间需要进行精细的权衡。传统的函数内联算法，如 OptinlineVector 算法，虽然能找到函数内联的最优解，但所需的时间和内存空间巨大，其最坏情况复杂度与程序中函数的总数 N 呈指数关系。

为了解决这个问题，提出了一种新的函数内联方法，该方法在源代码级别工作，最坏情况下所需的时间和内存空间为 N 的立方。

系统模型

在普通系统中，性能提升是主要目标，函数内联带来的代码膨胀问题往往不被重视。但在嵌入式处理器中，代码膨胀成为一个严重的问题，过大的代码是不可容忍的。因此，需要有选择地进行函数内联。

为了实现有选择的内联，引入了一个概念——rebate_ratio，其定义为：
[
rebate_ratio = \frac{function_calling_frequency}{code_size_increased}
]

函数调用频率与性能提升成正比，而代码大小膨胀则相反。在某些情况下，代码大小增加量可能为零，此时将该函数的 rebate_ratio 设为最大值，并优先进行内联。

对于给定的 C 程序，使用图 G=(V,E) 来表示其内部的函数调用结构。每个节点 $v_i$ 代表一个函数 $f_i$，每条边 $e=(v_i,v_j) \in E$ 表示函数 $f_i$ 调用 $f_j$。每个节点 $v_i$ 有一个二元组属性 $v_i: (B_i, R_i)$，其中 $B_i$ 表示函数 $f_i$ 的实际大小，$R_i$ 是函数 $f_i$ 的 rebat