Worst-Case Execution Time Aware Compilation Techniques for Real-Time Systems

برای سیستم‌های بلادرنگ، بدترین زمان اجرا (WCET) هدف کلیدی است که باید در نظر گرفته شود. به طور سنتی، کد برای سیستم های بلادرنگ بدون در نظر گرفتن این هدف تولید می شود و WCET تنها پس از تولید کد محاسبه می شود. تکنیک‌های گردآوری آگاهانه زمان اجرا در بدترین حالت برای سیستم‌های بلادرنگ اولین رویکرد جامع را ارائه می‌دهد که ملاحظات WCET را در فرآیند تولید کد ادغام می‌کند. بر اساس تطبیق پیشنهادی بین یک کامپایلر و یک تحلیلگر زمان بندی، طیف گسترده ای از تکنیک های بهینه سازی جدید ارائه شده است. از جمله، تکنیک‌ها کد منبع و بهینه‌سازی سطح اسمبلی را پوشش می‌دهند، از تکنیک‌های یادگیری ماشین بهره‌برداری می‌کنند و به طراحی سیستم‌های مدرنی که باید اهداف متعددی را برآورده کنند، می‌پردازند.

با استفاده از این بهینه‌سازی‌ها، WCET برنامه‌های بلادرنگ می‌تواند به طور متوسط ​​حدود 30 تا 45 درصد کاهش یابد. این فرصت هایی را برای کاهش سرعت کلاک، هزینه ها و مصرف انرژی پردازنده های تعبیه شده باز می کند. تکنیک‌های پیشنهادی را می‌توان برای انواع سیستم‌های بلادرنگ، از جمله سیستم‌های فناوری اطلاعات خودرو و اویونیک استفاده کرد.

For real-time systems, the worst-case execution time (WCET) is the key objective to be considered. Traditionally, code for real-time systems is generated without taking this objective into account and the WCET is computed only after code generation. Worst-Case Execution Time Aware Compilation Techniques for Real-Time Systems presents the first comprehensive approach integrating WCET considerations into the code generation process. Based on the proposed reconciliation between a compiler and a timing analyzer, a wide range of novel optimization techniques is provided. Among others, the techniques cover source code and assembly level optimizations, exploit machine learning techniques and address the design of modern systems that have to meet multiple objectives.

Using these optimizations, the WCET of real-time applications can be reduced by about 30% to 45% on the average. This opens opportunities for decreasing clock speeds, costs and energy consumption of embedded processors. The proposed techniques can be used for all types real-time systems, including automotive and avionics IT systems.