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王恩东,倪璠,陈继承,王洪伟,唐士斌.一种面向实时系统的程序基本块指令预取技术.软件学报,2016,27(9):2426-2442
一种面向实时系统的程序基本块指令预取技术
Basic-Block Based Instruction Prefetching Technology for Real-Time System
投稿时间:2014-09-03  修订日期:2014-12-31
DOI:10.13328/j.cnki.jos.004859
中文关键词:  实时系统  最坏情况执行时间  高速缓存性能  指令预取  基本块
英文关键词:real-time system  WCET  cache performance  instruction prefetching  basic block
基金项目:国家高技术研究发展计划(863)(2013AA011701)
作者单位E-mail
王恩东 高效能服务器和存储技术国家重点实验室(浪潮(北京)电子信息产业有限公司), 北京 100085  
倪璠 高效能服务器和存储技术国家重点实验室(浪潮(北京)电子信息产业有限公司), 北京 100085 nifan@inspur.com 
陈继承 高效能服务器和存储技术国家重点实验室(浪潮(北京)电子信息产业有限公司), 北京 100085  
王洪伟 高效能服务器和存储技术国家重点实验室(浪潮(北京)电子信息产业有限公司), 北京 100085  
唐士斌 高效能服务器和存储技术国家重点实验室(浪潮(北京)电子信息产业有限公司), 北京 100085  
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中文摘要:
      面向通用计算机系统的指令预取技术无法满足实时系统的应用需求,其中一个重要原因是:无效预取引起的指令Cache内容污染使得实时任务WCET评估值不够精确,导致系统可调度性下降,严重影响系统效率.以简化实时任务WCET分析、降低任务WCET评估值为目标,提出一种基于程序基本块的指令预取方法.该方法以基本块为粒度执行指令预取,避免了传统指令预取技术引入的无效预取;通过简化最坏情况下的指令访问命中/缺失情况判定,简化任务WCET分析过程并优化WCET评估值.实时基准测试程序评估结果表明:与常规无预取方法相比,该预取方法可使实时任务WCET评估值降低约20%,平均执行情况下的指令Cache访问性能提升约10%.
英文摘要:
      Instruction prefetching technologies proposed for general purpose computer systems cannot meet the requirements of real- time systems. One of the most important issues is that cache content pollution caused by useless prefetching loses real-time tasks' WCET estimates. And a loose on WCET analysis degrades the schedulability of the system and in turn brings down its efficiency. A basic-block based instruction prefetching method is proposed in this paper. The method performs instruction prefetching at the basic block level, avoids useless prefetching, simplifies the instruction hit/miss classifications in the worst-case execution, and reduces the WCET estimates of real-time tasks. Real-time benchmark tests show that, the method can reduce real-time tasks' WCET estimates by 20% and also improve instruction cache access performance by 10% on average.
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