嵌入式环境下代码动态性能分析的研究与实现

摘要

随着计算机的发展和人民生活水平的提高，嵌入式领域得到了迅速的发展，嵌入式系统的开发受得前所未有的挑战，因此一个功能丰富、简单易用的嵌入式开发工具就显的很重要了，它将在提高程序开发人员的工作效率上起到举足轻重的作用。本文主要是对嵌入式环境下代码动态性能分析的研究，性能分析能够帮助程序开发人员发现性能瓶颈、了解程序的动作行为，使程序开发人员可以明确程序优化的方向。
　　本文介绍了嵌入式系统、嵌入式系统的交叉开发平台以及与嵌入式开发相关的一些技术及程序性能分析工具；分析了Eclipse开发机制，阐述了Eclipse作为嵌入式开发集成工具的强大优势所在；详细阐述了系统的设计和实现并对项目作了测试总结。
　　针对嵌入式环境下动态性能的分析，本文提出了对ELF格式的可执行文件进行静态插桩，插装是在软件调试和程序性能分析中最常用的一种修改代码的机制，静态插桩是一种动态分析程序性能的实现方法与策略，它把插装的对象和阶段结合了起来,本文中的插装是对生成目标代码后的二进制代码进行的。而计时策略是利用分片计时的算法对函数进行程序执行的计时，而且计时算法支持多线程。分片计时是指当目标函数发生了子函数调用或者子函数返回时才进行执行时间的一次计算，计算得到的时间可能是总执行时间，也可能是总执行时间的一部分。性能采集数据的剖析程序是通过对源程序的ELF可执行文件、胶水代码和桩代码进行重新链接后在目标机上运行产生的。该分析程序可以分析嵌入式下用户函数及库函数的执行时间、被调用次数和代码执行的覆盖率，之后把从目标机上采集到的数据通过通信模块传递到主机Eclipse上并以图形化的方式向用户展示目标机中程序的运行情况。通过分析比较，该方法比现有程序性能分析工具的统计速度更快、准确度更高。因为本课题中工具的插装和计时方案只在程序运行的用户层面上来进行计时无需进入系统，所以大大的减少了额外开销。

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第一章 引言

1.1课题背景

1.2 国内外相关研究工作

1.3课题来源

1.4论文主要研究内容和成果

1.5 章节安排

第二章 嵌入式系统技术及相关技术

2.1嵌入式系统概述

2.2 嵌入式系统的交叉开发平台

2.3 程序插装简介

2.4程序性能分析技术

2.5 ELF文件格式

2.6几种常见的性能测试软件

2.7 本章小结

第三章 eclipse相关技术

3.1 eclipse平台概述

3.2 Eclipse体系结构

3.3 Eclipse插件开发

3.4 本章小结

第四章 代码动态性能分析系统设计与实现

4.1 系统的总体结构

4.2 目标机上守护程序(Daemon)的设计与实现

4.3 胶水代码设计与实现

4.4 桩代码——性能数据采集设计说明

4.5 目标函数、桩代码与胶水代码结合的逻辑流程

4.6 自动插装的实现——可剖析目标程序的生成

4.7 通信模块设计

4.8 剖析启动模块的设计

4.9 用户界面的设计

4.10 本章小结

第五章 实验及测试分析

5.1 目标函数执行时的计时误差分析

5.2 测试比较

5.3 代码覆盖率测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献