37、嵌入式系统优化：从编译到电源与热管理

嵌入式系统优化：从编译到电源与热管理

1. 嵌入式系统的SPM分配

SPM（Scratch Pad Memory）分配存在多种方式，其中一种混合方法是将SPM划分为两个区域：一个是进程共同使用的区域，另一个是进程可获得专属分配空间的区域，这两个区域的大小通过优化来确定。

在更动态的情况下，系统使用期间应用程序集可能会发生变化，此时动态内存管理器就派上用场了。Pyka提出了一种基于SPM管理器的算法，该算法使用间接寻址并集成到操作系统中，这种方法还允许将库元素迁移到SPM，尽管存在额外的间接寻址层，但仍可实现25% - 35%的能耗降低。

若有内存管理单元（MMU），则可避免额外的间接寻址层。Egger等人开发了一种利用MMU的技术：在编译时，将代码段分类为是否从分配到SPM中受益。受益的代码存储在虚拟地址空间的特定区域，该区域最初未映射到物理内存，因此首次访问代码时会发生页错误。页错误处理会调用SPM管理器（SPMM），SPMM会在SPM中分配（和释放）空间，并根据需要更新虚拟到真实地址的转换表。不过，当前SPM的大小仅对应于现代页表中的少数条目，导致SPM分配粒度较粗。

SPM分配还涉及架构和目标函数两个维度：
- 架构维度 ：之前主要考虑的是单核心、单内存层次和单SPM的系统，实际上还存在其他架构。例如，混合系统可能同时包含缓存和SPM，可通过在缓存冲突时选择性分配SPM空间来减少缓存缺失；不同的内存技术，如闪存或其他类型的非易失性RAM，对于闪存，负载均衡很重要；还可能存在多级内存，SPM可能跨核心共享，也可能有多个可共享的内存层次。
- 目标函数维度 ：之前