面向非易失性存儲器系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度與數(shù)據(jù)分配研究.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用程序通常具有實時性要求。同時，能耗也成為了限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。與計算處理相比，嵌入式系統(tǒng)中的存儲訪問消耗了更多的時間和功耗。因此，嵌入式系統(tǒng)急需高性能、低功耗的存儲系統(tǒng)及其相關(guān)優(yōu)化技術(shù)。近年來，一些新型的非易失性存儲器得到了學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注，成為了解決存儲系統(tǒng)性能和功耗問題的最為引人矚目的新一代存儲器件。新型的非易失性存儲器其具有諸多優(yōu)點，如低靜態(tài)能耗、高集成密度、抗震性好、讀取速度快，最重要的是

2、能夠在斷電情況下保存信息。但是非易失性存儲器也有其弊端，如讀寫速度不平衡、寫能耗高、有限的擦寫次數(shù)等問題。本文主要研究嵌入式系統(tǒng)中非易失性存儲器系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配，主要進行如下三個方面的研究工作。
　　1）本文對疇壁存儲器系統(tǒng)進行任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配研究。首先，本文提出基于疇壁存儲器的便簽式存儲器的體系結(jié)構(gòu)模型。疇壁存儲器具有兩種不同類型的單元：微單元和宏單元。微單元疇壁存儲器的訪問速度快，但其集成密度低。而宏單元疇壁存儲器具

3、有非常高的集成密度，但是訪問速度不固定。針對由兩類疇壁存儲器單元構(gòu)成的便簽式存儲器，本文提出減少最長移動（LMR）算法，以找到擁有高性能、低功耗和高集成密度的便簽式存儲器配置方案。為了提高宏單元疇壁存儲器的性能，本文提出整數(shù)非線性規(guī)劃（INLP）模型和指令分組調(diào)度（IGS）算法。通過適當?shù)拇鎯υL問任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配，減少宏單元疇壁存儲器上的移動操作，從而提高存儲器的性能、降低其能耗。
　　2）本文對多種類型存儲器系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分配研

4、究。針對應(yīng)用程序中廣泛存在的分支結(jié)構(gòu)，本文提出數(shù)據(jù)訪問頻率的概率模型，并且定義了概率保證的數(shù)據(jù)分配問題。為了求解多種類型存儲器系統(tǒng)上概率保證的數(shù)據(jù)分配問題，本文還提出帶概率的最優(yōu)數(shù)據(jù)分配（ODAP）算法和最大化減少開銷（MCS）算法。帶概率的最優(yōu)數(shù)據(jù)分配算法是基于動態(tài)規(guī)劃思想的算法，能夠找到概率保證下最優(yōu)的數(shù)據(jù)分配方案。最大化減少開銷算法是近似最優(yōu)的算法，能快速的找到概率保證下較優(yōu)的數(shù)據(jù)分配方案。為了提高帶概率的最優(yōu)數(shù)據(jù)分配算法和最大化

5、減少開銷算法的運行開銷，本文還提出了冗余去除（R_R）算法。
　　3）本文對采用可基于非易失性存儲器的多端口存儲器的多核處理器系統(tǒng)進行任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配研究。本文提出整數(shù)線性規(guī)劃（ILP）模型和一個三段式的啟發(fā)式算法，來找到最優(yōu)或較優(yōu)的任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分配方案，以提高多核處理器系統(tǒng)上任務(wù)執(zhí)行的并行性和對多端口存儲器訪問的并行性，從而提高多核處理器系統(tǒng)的性能。其中，啟發(fā)式算法包括生成任務(wù)分配的減少遠程訪問任務(wù)分配（TARAR）算法、基