[发明专利]一种精确分析任务WCET的自动化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精确估算实时系统任务最差情况执行时间（WCET ：Worst-Case Execution Time）的自动化方法，属于实时嵌入式系统领域。

背景技术

与通用计算机系统不同，实时系统的结果只有在规定的时间范围内完成时才是有效的，如果没有在规定的时间范围内完成时，轻则降低系统的性能，重则引起灾难性的后果，比如飞机投弹、核泄漏。因此，对于实时系统，事先获取系统中每个任务的WCET和最好情况的执行时间（BCET ：Best-Case Execution Time）有着特别重要的意义。鉴于BECT分析与WCET分析技术相同，人们只涉及WCET分析。事实上，WCET分析是实时系统任务调度及可调度性检测的前提，也是系统性能瓶颈分析的基础。

WCET分析通常包括三个组成部分：①程序流事实分析；②执行时间模型的建立；③基于前两项信息的WCET计算。流事实信息就是程序的执行流信息，比如循环的最大迭代次数、不可行路径(infeasible path)等，其中不可行路径是指对任意输入数据都不可能执行的程序路径。

要获取程序的WCET，还需要对程序的目标代码进行分析以获得实际的时间，即建立执行时间模型。举例来说，对于不带cache、没有流水线的传统CISC指令，其指令的执行时间是固定的，其执行时间模型就是：一个代码段的执行时间就是其所对应的每条指令执行时间的累加。

计算是在给定程序流事实和执行时间模型的情况下，为程序计算WCET估值。比如对于常见的基于树的（tree-based）计算方法，使用为每种类型的复合程序语句定义的规则确定语句的WCET，然后通过自底向上遍历程序的语法分析树产生整个程序的WCET估值。具体来说，对于复合语句S₁;S₂，WCET(S₁;S₂) = WCET (S₁) + WCET (S₂)；对于条件语句if (E) then S₁ else S₂，WCET (if (E) then S₁ else S₂) = WCET(E)+max(WCET (S₁), WCET (S₂)) ；对于循环语句while (E) do S，WCET(while (E) do S) = (n+1)* WCET(E)+n* WCET (S)，这里n为循环迭代次数。

有很多实时程序，其执行轨迹由程序的输入变量值或者范围确定的，在该条件下程序按照此轨迹执行。举例来说，如图6所示的C程序：

假定exponent的范围为[-10,10]，则依据基于树的方法和相应的指令代码，其WCET为：

W_pow=111+max(301,283)+270+117+10*(117+317)+111+max(560,0)+244=6054

其中，假定第3~6行程序对应的if语句的条件部分代码指令执行时间为111，两个分支的执行时间分别为301和283，第7行程序对应的赋值语句的代码指令执行时间为270，第8~9行程序对应的for语句的条件部分代码指令执行时间为117，第9行程序对应的赋值语句的代码指令执行时间为317，第10~11行程序对应的if语句的条件部分代码指令执行时间为111，第11行程序对应的赋值语句的代码指令执行时间为560，第12行程序对应的赋值语句的代码指令执行时间为244。

假定有如图7所示代码：

则其中Pow部分的WCET为：10*6054=60540。

发明内容

本发明提出了一种精确分析任务WCET的自动化方法，利用该方法能够精确估算任务的WCET。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种精确分析任务WCET的自动化方法,包括以下步骤，

步骤一、产生程序的无循环控制流图NLCFG，建立起NLCFG节点与源程序语句的对应关系，同时循环体节点也得到标识；

步骤二、利用步骤一中的NLCFG，从入口节点开始，依照深度优先策略，确定每一个变量是否是依赖输入变量及其对应的依赖输入节点；

步骤三、确定步骤二中依赖输入变量中的依赖循环变量、依赖非输入分支变量，确定依赖循环变量、依赖非输入分支变量对应的非依赖输入节点；