36、嵌入式系统编译器优化技术详解

嵌入式系统编译器优化技术详解

1 嵌入式系统编译器优化概述

在嵌入式系统中，编译器的优化至关重要。高效的代码比快速的编译速度更为重要，因为嵌入式系统通常对资源的利用有着极高的要求。同时，编译器在满足和证明实时约束方面具有潜在的帮助，它可以包含显式的时序模型，用于进行真正改善时序行为的优化。例如，冻结某些缓存行可以防止频繁执行的代码被多次逐出和重新加载。此外，编译器还有助于降低嵌入式系统的能耗，具备能量优化功能的编译器是非常必要的。

对于嵌入式系统，指令集的种类繁多，因此需要为更多的处理器提供编译器。有时，还需要使用可重定向编译器来支持指令集的优化，这种编译器可以将指令集作为输入提供给编译器生成系统，用于实验性地修改指令集并观察生成的机器代码的变化。

2 能量感知编译

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增加，电池技术的改进却很缓慢，因此能量的可用性成为新应用的严重瓶颈。可以在多个层面进行节能，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。将算法适当地转换为机器代码也有助于节能，高级优化技术同样可以降低能耗。下面介绍几种可以降低能耗的编译器优化方法：
- 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，以最小化指令总线上的转换次数。这种优化可以在编译器生成的输出上进行，无需对编译器进行任何更改。
- 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，选择好的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这一标准替换为该序列消耗的能量。相关研究发现，这种方法可以降低一定百分比的能耗。