702-第7章 嵌入式系统的性能优化设计.ppt

文档介绍：第7章嵌入式系统的性能优化设计
内容
性能优化概述
性能优化的方法论(Methodology)
性能优化的层次
软件优化的工具
性能优化概述
无论对通用桌面计算机系统,还是对在嵌入式系统而言,优化(Optimization)一直是应用程序追求的目标之一。由于嵌入式系统是一个资源受限的系统,它对程序的运行的空间和时间要求比桌面系统更为苛刻,因此,应用程序的优化对嵌入式系统来说尤显得必要和紧迫。
根据优化的侧重点不同,嵌入式系统的优化大致分为:运行速度优化、代码尺寸优化和低功耗优化等三个方面。
本章介绍的性能优化是指运行速度优化,而低功耗优化将在下一章中重点介绍。
性能优化概述
性能优化为什么对于嵌入式系统尤其重要?
价格敏感类系统
希望使用尽可能便宜的硬件
但是又要能提供满足应用需求的性能
如各种数码产品
性能critical类系统
价格不敏感
应用的效果取决于能达到的性能
比如CT,如果计算够快,可以做实时的3D CT支持下的外科手术
性能优化的方法论(Methodology)
高速化
并行化
流水化
计算和IO的互相替代
性能优化一般都有代价
高速化
提高时钟频率
更快的CPU主频
2009年2月,东芝发布了1Ghz主频的TG01智能手机
m实现的基于ARM内核的处理器
更快的RAM频率
SDRAM主频 66Mhz→100Mh→133Mhz
更快的IO频率
PCI 33Mhz→ 66Mhz→PCI-X 133Mhz→PCI-X 533Mhz
一个时钟周期做一件事情→一个时钟周期做多件事情
内存访问方式:SDR→DDR→QDR(Intel Core Duo的FSB)
Toshiba TG01
绰号:智能怪兽
时钟可以无极限的快下去吗?
在2000之前,通过集成电路的工艺的不断的深纳米化,频率可以做到越来越高
180nm→130nm→90nm
但是在2000年左右,业界发现了问题
功耗越来越大,已经无法控制
另外,硬件设计也变得越来越困难
信号完整性问题
电磁辐射、电磁兼容问题
需要新的思路
并行化
流水化
Hot Plate
Nuclear Reactor
386
486
Pentium
Pentium Pro
Pentium 2
Pentium 3
Pentium 4 (Prescott)
Pentium 4
芯片的单位面积功耗图
并行化
计算的并行化
IO的并行化
计算并行化
计算并行的尺度
机器之间的并行- 机群(Cluster)
处理器之间的并行–对称多处理(SMP)
内核之间的并行–多核
同构计算并行 vs 异构计算并行
同构–每个节点是同一CPU ISA(指令集架构)
适合任务中的计算类型比较单一
异构–节点可有不同的CPU ISA
适合任务中存在多种不同类型的计算