[发明专利]基于Cache感知的NVP性能优化备份方法及系统

说明书

本发明公开了基于Cache感知的NVP性能优化备份方法及系统；将标签槽插入反汇编代码中作为备份位置的候选点；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；对每条指令进行备份标签位置标记，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；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，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。

技术领域

本发明涉及嵌入式系统(Embedded System)领域，尤其涉及基于Cache感知的NVP性能优化备份方法及系统。

背景技术

近年来，我们目睹了物联网和可穿戴设备等嵌入式系统的指数式增长，以及他们给我们日常生活的所带来的一系列变化。这些智能系统通常采用传感器来收集相关数据，然后将数据进行分析，并传输到信息中心。传统上，嵌入式系统大都由电池供电。然而现在，在诸多可穿戴的健康监视设备中，电池的使用已经不再受欢迎，这是由于1)大尺寸和重量；2)安全和健康关注；3)频繁充电。

能量收集器正在成为可穿戴设备的有利电源，因为它是从周围的环境中获得能量，比如太阳能，电磁辐射或热源等，并通过使用一些能量转换技术实现对设备的电容进行充电，再对电子设备进行供电。也因为这种环保的充电方式，提供更好的用户体验。但是，能量收集电源普遍存在一个缺点就是不稳定性。由于不稳定性，程序可能会被频繁中断，像使用基于CMOS的易失性处理器，断电就会导致结果丢失，导致程序需重新从头开始执行，这会带来大量的能量开销，甚至使得大型的任务不可能完成。

非易失性存储器(non-volatile memory,简称NVM)是指当电源关掉后，所存储的数据不会消失的计算机存储器，所以基于NVM的非易失性处理器(non-volatileprocessors，简称NVP)，就能解决自供能系统中每次掉电任务需重新从头开始运行的问题。如图1所示，当每次发生掉电时，处理器中的内容，都将保存到NVM中做好备份，当下次供电恢复时，再从NVM中将备份内容拷贝到处理器中，恢复程序之前的状态，然后接着继续执行下去。

在NVP系统设计中，一些研究人员已经通过研究寄存器文件和片上存储器的备份/恢复来实现即时开/关系统。寄存器文件通常很小并且经常更新，因此寄存器的内容备份可以设计为一旦发生能量警告就全部备份，这可以通过将NVM单元附加到每个触发器上，设计混合型寄存器单元来实现。片上存储器的容量比较大，通常不是所有的内容都需要备份。因此，通过分析程序减少备份内容，可以提高系统备份效率，减少能量在备份上的浪费。由于能量限制，分析不可能在运行时动态进行，因此通常采用离线式的静态分析方法。虽然编译器可以报告一些有用的信息，指导基于静态分析的内存内容备份。然而，Cache的存在会对程序的分析产生很大的不确定性。如果不考虑Cache访问命中/未命中的信息，假定采用所有的Cache访问都未命中的保守分析方式，会导致对内存备份的产生过度悲观的判定，进而导致整个系统的性能较差。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于Cache感知的NVP性能优化备份方法及系统，它提出一个由离线分析和在线管理组成的缓存感知备份(CAB)框架，使得程序分析更精准。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于Cache感知的NVP性能优化备份方法，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；