[发明专利]一种能量受限嵌入式系统的算法源程序节能优化方法

摘要

本发明公开了一种能量受限嵌入式系统的算法源程序节能优化方法，本方法主要针对诸如无线传感器网络节点、移动终端、便携式设备等能量受限的嵌入式系统的算法源程序进行节能优化。该方法基于系统具有的资源条件，在不改变算法的前提下，针对影响算法运行过程能耗的源程序的五个构成要素，即数据存储与访问方式、分支结构、循环结构、函数调用和条件判断，通过改变数据存储与访问方式、基于概率调整语句顺序、减少隐含附加指令、以增加程序的存储空间开销来缩减执行时间这四种机制，进行减少算法源程序执行过程所消耗能量的编程优化，降低原有源程序的运行能量代价，从而达到降低系统运行能耗、延长工作时间的目的。

主权项

一种能量受限嵌入式系统的算法源程序节能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在系统所给资源条件或系统分配给具体程序的有限的程序与数据存储空间的基础上，对算法源程序进行分析，选取程序中涉及数据存储与访问、选择结构、循环结构、函数调用、条件判断的部分，并进行优化对象判断以找出需要和可以进行优化的对象；其中数据存储与访问部分的优化对象为需重复访问的以非局部变量定义的数据或采用非寄存器寻址方式的数据；选择结构部分的优化对象为分支选中概率已知或可预测，且未按分支选中概率设计分支顺序的选择结构，或概率未知但具有四分支以上分支的选择结构；循环结构部分的优化对象为关系成立概率已知或可预测，且未按关系成立概率设置判断顺序的条件判断，或概率未知但未按关系表达式运算复杂程度设置判断顺序的条件判断；循环结构部分的优化对象为可以减少循环过程中用于循环控制的隐含附加指令的循环结构；函数调用部分的优化对象为可以减少函数调用过程中用于数据保护和程序转移的隐含附加指令的函数；步骤二：对步骤一中所选择出的优化对象进行优化以提高程序运行效率来达到节能的目的；其中数据存储与访问部分优化对象的优化方法为通过更改数据的访问方式或存储形式来减少数据访问过程所需要的指令周期数；选择结构部分优化对象的优化方法为按分支选中的概率改变分支顺序，或对分支进行分段，从而减少分支选择过程中进行判断的次数；条件判断部分优化对象的优化方法为根据关系成立概率，或根据关系表达式复杂程度调整关系表达式的判断顺序，从而提高条件判断的效率；循环结构部分优化对象的优化方法为改变循环的计数方式、展开循环体、调整循环嵌套方式，从而减少循环结构中隐含附加指令；函数调用部分优化对象的优化方法为通过函数的展开和用全局变量替代公共的函数参数，从而减少函数调用过程中的隐含附加指令；步骤三：对算法源程序再次执行步骤一，若找出需要进行优化的对象则继续执行步骤二和步骤三，若不再具备优化对象或者实施优化所需的存储空间需求已超出系统分配的资源，则结束整个优化过程。