Luận án TS: Các phương pháp tối ưu trong giai đoạn phát triển phần mềm nhúng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phạm Văn Hưởng MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÓIƯU. TRONG CAC GIAI DOAN PHAT TRIEN PHAN MEM NHUNG LUAN AN TIEN SI NGANH CONG NGHE THONG TIN Hà Nội - 2015 DAI HOC QUOC GIA HA NOI TRUONG DAI HOC CONG NGHE Phạm Văn Hưởng MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TỎIƯU. TRONG CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIEN PHAN MEM NHUNG Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã sô: 62 48 01 03 LUẬN ÁN TIEN Si NGANH CONG NGHE THONG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC: PGS. Nguyễn Ngọc Bình Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là Phạm Văn Hưởng, là nghiên cứu sinh ngành Công nghệ thông tin, chuyên ngành Kỹ thuật phần mềm, khóa K16, trường Đại học Công nghệ — Đại học Quốc gia Hà Nội.

Luận án tiến sĩ “Một số phương pháp tối ưu trong các giai đoạn phát triển phần mêm nhúng” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Luận án là kết quả của quá trình làm việc nghiêm túc, tài liệu tham khảo có trích dẫn rõ ràng. Các công trình khoa học trình của tôi bày trong luận án đã được sự cho phép sử dụng của đồng tác giả. Tôi xin cam kết và chịu trách nhiệm nếu có sai sót.

Hà Nội, ngày 4 tháng 8 năm 2015 Nghiên cứu sinh Phạm Văn Hưởng LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS. Nguyễn Ngọc Bình đã tận tình chỉ bảo và sửa chữa sai sót giúp em hoàn thành luận án này. Xin trân trọng cảm ơn các Thầy, Cô trong Hội đồng đánh giá luận án và các Thay, Cô phản biện đã nhận xét, chỉ ra những khiếm khuyết để luận án được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn các Thay, Cô trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội.

Phong cách giảng dạy và sự chỉ bảo nhiệt tình của các Thầy, Cô đã thực sự đem những kiến thức quý báu cũng như những định hướng công nghệ tốt. Xin chân thành cảm ơn các anh, chị, em trong nhóm nghiên cứu về hệ thống nhúng và phần mềm nhúng tại trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội về các góp ý hữu ích và sự phối hợp nghiên cứu. Hà Nội, ngày 4 tháng 8 năm 2015 Nghiên cứu sinh Phạm Văn Hưởng MỤC LỤC 79 /eui:/v0ïe 057. Tổng quan về tối ưu hệ thống nhúng và phần mềm nhúng.

Tôi ưu đa mục tiêu. Các giai đoạn tối ưu 1. Hiện trạng và thách thỨc. Hiện trạng và thách thức trong giai đoạn thiệt kê.

Hiện trạng và thách thức trong giai đoạn lập trình. Hiện trạng và thách thức trong giai đoạn thực thi. Phương pháp và nội dung nghiên Cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Nội dung nghiÊn CỨU.-- -¿- 6 6 1111k HH HH HH HH Hà HH Hệ 18 cổ n7. TOI UU PHAN MEM NHUNG TRONG GIAI DOAN THIET KE. Tối ưu hiệu năng trong giai đoạn thiết SA. Tôi ưu hiệu năng dựa trên biêu đô lớp.

Tôi ưu hiệu năng dựa trên chuyên đôi mô hình 2. Tối ưu bộ nhớ trong giai đoạn thiết kế. Tôi ưu bộ nhớ chiêm dụng dựa trên sắp xêp tô-pô. Tôi ưu bộ nhớ chiêm dụng dựa trên chuyên đôi mô hình 2.

Tối ưu đa mục tiêu dựa trên biểu đồ lớpp .- «se se sessexseessexserseess 55 Pu 0 c7 nh 6. TOI UU PHAN MEM NHUNG TRONG GIAI DOAN LAP TRINH. Quá trình biên dịch chéo và các mức tối tt. «se se sessexseesse+seeseess 65 3.

Tối ưu mã nguồn mức cao độc lập máy đích. Cơ sở lý thuyết về tối ưu mã nguồn mức cao. Cải tiến tối ưu cục bộ dựa trên thay thé biểu thức tương đương. Cải tiến hiệu năng phần mềm nhúng dựa trên nén dữ liệu.

Tối ưu mã hợp ngữ hướng đến các CPU hệ thống nhúng. Các phương pháp tối ưu cơ bản dựa trên mã hợp ngữ we 3. Tối ưu hiệu năng dựa trên lập lịch các lệnh. Tối ưu điện năng tiêu thụ dựa trên lập lịch các lệnh.

Tong két ChUONG. TOI UU PHAN MEM NHUNG TRONG GIAI DOAN THUC THI. Tối ưu môi trường thực thi. Kỹ thuật biên dịch fạm.

Phuong pháp tôi ưu dựa trên lập lịch tiên trình. Tôi ưu trong thời gian thực thi dựa trên chuyên biệt hóa. Tôi ưu điện năng tiêu thụ dựa trên kỹ nghệ ngược và tái câu hình CPU. Tối ưu dựa trên cải tiến môi trường truyền dữ liệu.

Tối ưu hóa chương trình thực thi dựa trên mã tự sửa. Tống kết chương. << << s©Es£©s£ES£ES£EstEStESEESEEsersersersersersersrrsersrrsee 105 nu. 106 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIÁ LIÊN QUAN DEN LUẬN ÁN.

SÁT HH HT HH. TH TH TT HH TH TH T00 0.0004 9 09 007100 0e 110 TAI LIEU THAM KHẢO.--<--<°°se£ +4 EEEAAEEEEAAeeEtsreerrrrerrorrsriie 112 PHU LUC. TONG HOP CÁC CHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM. Các chương trình và công cụ tối ưu.- se «se sse se xsesxeerseessersersee 119 P.

Khung làm việc DSL và T4. Chương trình tôi ưu hiệu năng dựa trên đánh giá biêu đô lớp. Chương trình tôi ưu đa mục tiêu dựa trên biêu đô lớp. Chương trình tôi ưu bộ nhớ dựa trên sắp xêp tô-pô.

Chuong trinh tôi ưu dựa trên chuyên đôi mô hình. Chương trình phân tích mã hợp ngữ đê tìm câu hình tôi ưu. Chương trình lập lịch các lệnh đê tôi ưu. Các chương trình sử dụng trong kiểm chứng.

Chương trình nhận dạng chữ Nôm trên PocketPC. Chương trình nhận dạng chữ Nôm theo dịch vụ web. Tháp Hà Nội. Chương trình § quân Hậu.

Các chương trình nhúng cho Bo mạch Nefduino và Netduino Plus. Các chương trình nhúng cho vi xử lý MIPS. 144 iii BẢNG THUẬT NGỮ STT | Từ việt tắt Cụm từ tiêng Anh Mô tả 1 AUU Arithmetic and Logic Unit Bộ lôgic và sô học 2 ARM Advanced RISC Machine Máy RISC tiên tiên Tên một loại vi điêu khiên của tập doan Atmel, dua theo tén 3 AVR Alf and Vegard's RISC / - peg của hai nhà thiệt ke chip dau tiên 4 CFG Control Flow Graph Biêu đô luông điêu khiên Complex Instruction Set. 5 CISC Máy tính với tập lệnh phức tạp Computer 6 CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm Common Subexpression.

cà 7 CSE oo, Loại bỏ biêu thức con chung Elimination. Đô thị có hướng không chu 8 DAG Directed Acyclic Graph ` trình 9 DSL Domain Specific Language Ngôn ngữ chuyên biệt miễn 10 DTG Dependent Task Graph Đô thị tác vụ phụ thuộc 11 ES Embedded Software Phân mêm nhúng 12 ESD Embedded Software Design Thiet ké phân mêm nhúng Embedded Software Memory. Na 13 ESMO ¬ Tôi ưu bộ nhớ phân mêm nhúng Optimization Embedded Software Tôi ưu hiệu năng phân mêm 14 ESPO oo, Performance Optimization nhúng 15 FPU Floating Point Unit Don vi so dau phay dong. Bộ các trình biên dịch mã 16 GCC GNU Compiler Collection ` „ nguôn mở ƠNU.

Hệ điêu hành nguôn mở hướng 17 GNU GNU's Not Unix 4 tương thích với Unix 18 GZIP GNU Zip Ky thuat nén GNU Zip Institute of Electrical and. Viện kỹ thuật điện và điện tử Electronics Engineers 20 J2ME Java to Micro Edition Nên tảng Java cho các thiệt bi iv có tính chât nhỏ, gọn 21 JIT Just In Time Ky thuat bién dich tam 22 JVM Java Virtual Machine May ao Java 23 LED Light Emitting Diode Điôt phát quang 24 LCD Liquid Crystal Display Màn hình tính thê lỏng 25 MEM Maximum Entropy Model Mô hình Entropy cực đại Microprocessor without Bộ vi xử lý không cân các tâng 26 MIPS. À Interlocked Pipeline Stages ông lệnh đông bộ 27 MOO Multi-objective Optimization Tôi ưu đa mục tiêu Microsoft Intermediate. 28 MSIL Ngôn ngữ trung gian Microsoft Language 29 MSQ Measures of Software Quality Độ đo chat lượng phân mêm 30 OMT Optimizing Embedded Software | Tôi ưu phân mêm nhúng dựa Based on Model Transformation | trên chuyển đổi mô hình 31 OOP Object-Oriented Programming Lập trình hướng đôi tượng 32 OS Operating System Hệ điêu hành 33 OSC Optimizing Embedded Software | Tôi ưu phân mêm nhúng dựa Based on Simulation Code trên mã mô phỏng 34 PC Personal Computer Máy tính cá nhân 35 PHP Hypertext Preprocessor Ngôn ngữ lập trình web PHP Pareto Multi-objective.

36 PMO Mà Tôi ưu đa mục tiêu Pareto Optimization 37 RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên Reduced Instruction Set. 38 RISC Máy tính với tập lệnh rút gọn Computer 39 ROM Read Only Memory Bộ nhớ chỉ đọc. Bộ công cụ phát triên phân 40 SDK Software Development Kit x mem. Giao thức truy xuât đôi tượng 41 SOAP Simple Object Access Protocol , don gian 42 SoC System on Chip Hệ thông tích hợp trên một chip 43 SOO Single Objective Optimization Tôi ưu đơn mục tiêu Software Performance.

Kỹ nghệ hiệu năng phân mêm Engineering 45 SPO Software Performance Tôi ưu hiệu năng phân mêm Optimization 46 SQL Structured Query Language Ngôn ngữ truy vân có câu trúc An T4 Text Template Transformation Bộ công cụ chuyên đôi dựa trên Toolkit mẫu văn bản và. Ngôn ngữ mô hình hóa thông 48 UML Unified Modeling Language. nhât 49 XML eXtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dâu mở rộng vi BẢNG CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Mô tả aj Biến tĩnh thứ j trong một lớp ag! Bién déi tượng thứ 7 trong một lớp Dk Tham số thứ & trong một phương thức Cc Tập các lớp trong một biêu đồ Mỹ Tập các phương thức tĩnh trong lớp thứ ¡ W Tập các biến tĩnh trong lớp tht i M„ Tập các phương thức đối tượng trong lớp thứ ¡ Vv, Tập các biến đối tượng trong lớp thứ ¡ Đ„ Tập các tham sô trong phương thức thứ j v,! Bién tham chiéu dé gọi phương thức thứ j re! Kiểu trả về của phương thức thứ j a Hệ sỐ phụ thuộc của hiệu năng vào các thành phần tĩnh Hệ sô phụ thuộc của hiệu năng vào kích thước thực thi phương Ũ thức nh Z Hệ số phụ thuộc của hiệu năng vào các thành phần đối tượng Hệ số phụ thuộc của hiệu năng vào kích thước thực thi phương : thức đối tượng to Hàm đánh giá hiệu năng Tin Hàm đánh giá bộ nhớ te Ham danh gia dién nang tiéu thu te Ham danh gia chi phi f Hàm mục tiêu toàn cục fi Hàm mục tiêu hiệu năng b Hàm mục tiêu bộ nhớ S Kích thước các biến tĩnh S2 Kích thước các phương thức tĩnh S3 Kích thức thực thi các phương thức tinh S4 Kích thước các biến đối tượng Ss Kích thước các phương thức đôi tượng vii So Kích thước thực thi các phương thức đối tượng G Đồ thị tác vụ phụ thuộc U Tập đỉnh trong đồ thị phụ thuộc V Tập cạnh trong đồ thị phụ thuộc N Số tác vụ M Kích thước bộ nhớ chiếm dụng S.