嵌入式系統(tǒng)WCET分析及緩存鎖定技術(shù)研究.pdf

1、嵌入式實時系統(tǒng)中任務(wù)最壞情況執(zhí)行時間（Worst-Case Execution Time，WCET）分析是指在任務(wù)或者程序片段執(zhí)行之前獲得其最壞情況執(zhí)行時間的估值。在程序運行前得出任務(wù)的WCET估值是實時系統(tǒng)進行調(diào)度及可調(diào)度性分析的前提，也是檢查實時系統(tǒng)性能是否滿足要求的依據(jù)。因此嵌入式實時系統(tǒng)可靠性分析的首要任務(wù)是估算程序的最壞情況執(zhí)行時間WCET，目前對WCET分析的研究主要包括動態(tài)測試和靜態(tài)預(yù)估兩個領(lǐng)域，通常工業(yè)界常使用動態(tài)測試方

2、法，而學(xué)術(shù)界研究靜態(tài)測試方法來對程序的WCET進行估值。由于嵌入式系統(tǒng)Cache的引入，緩解了處理器和內(nèi)存的運行速度差異，但是為系統(tǒng)任務(wù)的時間估計帶來了很多難題和挑戰(zhàn)，因此Cache分析對于嵌入式系統(tǒng)WECT估值也是很熱門的研究內(nèi)容。本文對WECT測試展開的研究包括WCET分析的頂層與底層方法的結(jié)合，以及面向WECT估值的Cache分析方法，具體工作如下：
　　給出了一種基于MPA算法頂層分析和靜態(tài)預(yù)估底層分析的WCET分析框架，

3、該框架首先通過MPA算法對程序的程序流進行分析，獲得程序執(zhí)行的最小樹約束。然后通過循環(huán)上界約束分析函數(shù)中的內(nèi)部循環(huán)變量，結(jié)合最小樹約束得到程序的WCET表達式。最后再根據(jù)底層預(yù)估分析方法求出最終的WCET值。文中展示了將一個小程序運用到提出的框架中的分析過程，還通過選取基于五個不同場景的基準(zhǔn)程序進行了實驗，來分析新框架的分析效率和精度。
　　給出了一種面向WCET估計的動態(tài)Cache鎖定優(yōu)化方法。文中介紹了基于LOCK-MS緩存鎖

4、定方法，該方法用ILP模型來求解每一個任務(wù)要被緩存的指令行。由于ILP模型對任務(wù)執(zhí)行的具體路徑具有依賴性，當(dāng)程序路徑復(fù)雜時，ILP模型會急劇增大。因此本文對ILP模型進行優(yōu)化，使約束方程不依賴于程序具體的執(zhí)行路徑，并且用無關(guān)具體路徑的頂層分析得出的指令提取數(shù)據(jù)替代ILP模型中的假設(shè)，來減少分析的復(fù)雜性以及ILP模型的狀態(tài)空間。文中用精簡的ILP模型對多任務(wù)系統(tǒng)的兩組任務(wù)集Small和Medium中任務(wù)的WCET進行了實驗，分析精簡模型的