[发明专利]基于Cache感知的NVP性能优化备份方法及系统

权利要求书

1.基于Cache感知的NVP性能优化备份方法，其特征是，包括如下步骤：

离线分析步骤和在线管理步骤；

其中离线分析步骤包括：

步骤(1)：将标签槽插入反汇编代码中作为备份位置的候选点；

步骤(2)：对带有标签槽的反汇编代码进行分析，对高速缓冲存储器Cache的行为进行分析，在保证能够成功备份的前提下，选择最远的标签槽插入备份标签；

步骤(3)：对每条指令进行备份标签位置标记，表示收到能量报警信号的指令，在相应标记的备份标签位置上开始进行备份，以使指令在开始备份之前，指令运行达到最远的前进步长；

所述在线管理步骤包括：

步骤(4)：在程序运行过程中遇到能量报警信号时，对基于NVM的非易失性处理器NVP中主存储器的备份，栈空间以外的内存数据采用全部备份的方式，而对于栈空间以内的数据，程序继续运行到最远的备份标签处才开始触发备份，以实现程序收到能量报警信号后能够运行最大运行步长。

2.如权利要求1所述的基于Cache感知的NVP性能优化备份方法，其特征是，

所述步骤(1)将标签槽插入反汇编代码的原因是，插入标签槽后指令的内存地址就是固定的，就可以确定指令在高速缓冲存储器Cache中的位置，就可以对程序进行Cache行为分析。

3.如权利要求1所述的基于Cache感知的NVP性能优化备份方法，其特征是，

所述步骤(1)的步骤如下：

步骤(11)：分析反汇编程序P，确定每条指令备份所需的栈存储空间；

步骤(12)：建立剩余能量分配模型；

首先剩余的可用能量既要满足后续的程序执行，又要满足栈的备份；

位置p是一个可行的备份位置，则剩余的可用能量要能够支持程序执行到p并且备份p的栈中的所有内容：

aveEne≥Ene(Ins)+Ene(backup) (1)

其中，aveEne表示剩余的可用能量，Ene(Ins)表示执行指令消耗能量，Ene(backup)表示备份操作消耗能量；Ene(Ins)表示在cache未命中情况下每个指令执行过程中消耗的能量计算指令执行消耗能量Ene(Ins_miss)或在cache命中情况下每个指令执行过程中消耗的能量计算指令执行消耗能量Ene(Ins_hit)；

步骤(13)：计算cache未命中情况下，指令执行消耗能量；

根据与基于NVM的非易失性处理器对应的指令集，和在cache未命中情况下每个指令执行过程中消耗的能量计算指令执行消耗能量Ene(Ins_miss)，Ene(Ins_miss)包含所有类型指令在cache未命中情况下执行所消耗的能量；

步骤(14)：计算备份操作消耗能量；

根据不同的NVM备份过程中能量消耗情况，以及要备份的内容备份过程中消耗的能量与要备份的内容所占据的存储空间成比例，计算备份操作消耗能量Ene(backup)；

步骤(15)：P'表示插入标签槽后的反汇编程序，将反汇编程序P赋值到P'中，初始化P'；

步骤(16)：初始化指令队列Q，将程序的第一条指令放入队列Q中；

步骤(17)：从队列Q中取出队首指令ins，对反汇编程序P，假设在指令ins处，收到能量警告信号，依据公式(1)，在剩余的可用能量范围内分析所有可能的路径，找到最远的可以成功备份的指令ins′，在P'中的指令ins′前面插入一个标签槽并将指令ins′加入队列Q，然后删除Q中的指令ins；

重复执行步骤(17)，直到队列Q为空，结束并输出插入标签槽后的反汇编程序P'。

4.如权利要求3所述的基于Cache感知的NVP性能优化备份方法，其特征是，

所述步骤(11)的步骤如下：

步骤(111)：将原二进制程序反汇编成反汇编程序，依据反汇编程序中指令的先后关系建立程序控制流程图CFG；CFG是control flow graph的缩写；

步骤(112)：栈版本分析。