[发明专利]一种基于内存块生命周期的动态缓存锁定WCET分析方法

说明书

本发明涉及一种基于内存块生命周期的动态缓存锁定WCET分析方法，属于实时系统中任务WCET分析技术领域。首先在基于抽象解释缓存分析的基础上获取到所有程序点的抽象缓存状态，然后通过计算获取到最坏情况路径上的内存块生命周期和最终的锁定内存块集，最后根据内存块在缓存中的命中状态去计算出任务的WCET值。确定最终锁定内存块集是通过不动点迭代的方法去实现，每次迭代过程中对内存块生命周期是否重叠进行判断，同时计算锁定内存块增益和相应WCET值，当WCET值不再变化时终止迭代。本发明方法能够在一定程度上提高缓存的可利用率和分析的精确性。

技术领域

本发明涉及实时系统中任务WCET分析技术领域，特别涉及一种动态缓存锁定WCET分析方法。

背景技术

实时任务最坏情况执行时间(WCET)分析是指在任务或者任务片段执行之前获得其最坏情况的执行时间估值。在现代化嵌入式系统中，硬件平台中的缓存成为对执行时间影响较大的硬件体系结构，对其进行精确的分析具有重大的意义。缓存在嵌入式系统中扮演着重要的角色，但是由于不可预测的访问延迟，缓存的使用使得在进行最坏情况执行时间分析时引入了不确定性。现代嵌入式处理器通常包含缓存锁定机制，以获得更好的时间可预测性。由于缓存内容是静态已知的，因此缓存访问延迟是可预测的，从而可以精确地估计WCET。现有的全局缓存锁定WCET分析方法通过锁定整个缓存以去优化WCET分析，但是全局锁定机制可能会对WCET分析产生负面影响。静态缓存锁定WCET分析方法要求不同的锁定内容不能在缓存中有生命周期重叠，从而导致缓存利用率降低。基于最长路径的动态缓存锁定方法通过在程序的控制流图中寻找最长路径上的内存块作为锁定内容，但并没有考虑锁定内存块后最长路径可能会发生改变的问题。

因此，本发明提出一种基于内存块生命周期的动态缓存锁定WCET分析方法，该方法采用不动点迭代的方式去选取锁定内存块，同时根据内存块的生命周期去动态的改变锁定内存块，以提高缓存的利用率和分析精确性。

发明内容

要解决的技术问题

针对现有的静态缓存锁定WCET分析方法和基于最长路径的动态缓存锁定方法存在缓存利用率低和分析不精确问题，本发明提供一种基于内存块生命周期的动态缓存锁定WCET分析方法。

技术方案

一种基于内存块生命周期的动态缓存锁定WCET分析方法，其特征在于，包括

获取任务的初始抽象缓存状态；

确定内存块生命周期；

获取生命周期重叠的内存块集合；

确定锁定内存块集合；

计算WCET值。

优选地：通过抽象解释缓存分析方法获取到所有程序点的初始抽象缓存状态。

优选地：所述抽象解释缓存分析方法由Must分析、May分析和Persistence分析三种分析方法构成；首先进行Must分析，该方法用于获取一定会在Cache中命中的内存块；然后进行May分析获取一定不会在Cache中命中的内存块；最后进行Persistence分析获取第一次在Cache中未命中，而之后所有迭代都会在Cache中命中的内存块。

优选地：确定内存块的生命周期需要将内存块分为无循环内存块、单循环内存块和嵌套循环内存块三类；对于无循环内存块，它的执行次数是一，因此该内存块的生命周期仅和自己的最早开始时间和最晚结束时间有关；对于单循环内存块，它只有单层循环且循环次数大于一，因此该内存块的生命周期需要考虑单层循环的生命周期；对于嵌套循环内存块，要考虑嵌套循环中最外层循环的生命周期；因此内存块m_i的生命周期定义如下列公式所示：