Gerenciamento explícito de memória auxiliar a partir de arquivos-objeto para melhoria da eficiência energética de sistemas embarcados

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2010Memórias de rascunho (Scratchpad Memories - SPM) tornaram-se populares em sistemas embarcados por conta de sua eficiência energética. A literatura sobre SPMs parece indicar que a alteração dinâmica de seu conteúdo suplanta a alocação estática. Embora técnicas overlay-based (OVB) operando em nível de código-fonte possam beneficiar-se de múltiplos hot spots para uma maior economia de energia, elas não conseguem explorar elementos de programa oriundos de bibliotecas. Entretanto, quando operam diretamente em binários, as abordagens OVB conduzem a uma menor economia, frequentemente exigem hardware dedicado e às vezes impossibilitam a alocação de dados. Por outro lado, a economia de energia reportada por todas as técnicas, até o momento, ignora o fato de que, em sistemas que possuem caches, estas deverão ser otimizadas antes da alocação para SPM. Este trabalho mostra evidência experimental de que, quando métodos non-overlay-based (NOB) são utilizados para manipulação de arquivos binários, a economia de energia em memória, por conta da alocação em SPM, varia entre 15% a 33%, e média, e é tão boa ou melhor do que a economia reportada para abordagens OVB que operam sobre binários. Como esta economia (ao contrário dos trabalhos correlatos) foi medida após o ajuste-fino das caches - quando existe menos espaço para otimização -, estes resultados estimulam o uso de métodos NOB, mais simples, para a construção de alocadores capazes de considerar elementos de bibliotecas e que não dependam de hardware especializado. Este trabalho também mostra que, dada uma capacidade CT de uma cache pré-ajustada equivalente, o tamanho ótimo de SPM reside em [CT//2, CT] para 85% dos programas avaliados. Finalmente, mostram-se evidências contra-intuitivas de que, mesmo para arquiteturas baseadas em cache contendo SPMs pequenas, é preferível utilizar-se a granularidade de procedimentos à de blocos básicos, exceto em algumas poucas aplicações que combinam elementos frequentemente acessados e taxas de faltas relativamente altas