嵌入式实时系统的最坏情况执行时间（WCET）分析

摘要

本文主要针对特定的硬件平台(ARM7TDMI微处理器)，对Garfield系统MP3解码程序的最坏情况执行时间(WCET)进行评估，对MP3解码程序的优化给出客观的评判，同时也为MP3子模块的软硬件划分提供重要的依据。介绍了一种有效计算最坏情况执行时间(WCET)的方法，并开发了路径分析工具CRYINGCAT。该路径分析工具从底层模型中得到指令执行时间，将其反标到由高层分析提取出来的控制流图(ControlFlowGraph)上，然后利用含有执行时间信息的控制流图来建立整数线性规划模型，最后通过求解整数线性规划模型来得到程序的最坏情况执行时间(WCET)。使用路径分析工具CRYINGCAT对Garfield系统MP3解码程序的最坏情况执行时间进行计算和分析，以实例验证了路径分析工具CRYINGCAT的有效性和准确性。实验结果显示，在一定数量测试向量的前提下，对于Garfield系统MP3解码程序中已优化的函数，计算所得到的WCET和模拟器仿真所得到的值相差只有1％，而对于结构复杂的函数或者是未经优化的函数，计算所得WCET值和不同测试向量集下的ARMulator模拟器仿真值相差5％至30％。这说明模拟器仿真要么不能找到最长执行时间的路径，要么需要数目庞大的测试向量集。由上面的分析可见，路径分析工具CRYINGCAT可以有效简便地计算出MP3解码程序(C语言程序)的最坏情况执行时间(WCET)。

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文摘

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第一章绪论

1.1.课题选题背景及意义

1.2.所作工作

1.3.本文结构

第二章嵌入式系统WCET分析

2.1.程序路径分析

2.2.硬件结构分析

2.2.1. Cache存储器

2.2.2.ARM7TDMI流水线策略

2.3.硬件结构模型

2.3.1. Cache存储器模型

2.3.2.PipeLine模型

第三章C语言词法和语法分析

3.1.词法分析原理

3.2.语法分析原理

3.3.词法分析器的生成

3.4.语法解析器的生成

第四章MP3解码程序分析

4.1.MP3解码程序CFG图的提取

4.2.CFG图结点信息的采集

4.3.CFG图结点信息的反标

4.4.网络流图分析

第五章WCET和模拟器仿真之间的比较分析

第六章总结和展望

致谢

参考文献

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