Estudo e avaliação de arquiteturas de processadores quanto ao uso de memória em sistemas embarcados

Embedded systems have many constraints and requirements. In addition to the significant cost, these systems must meet hard performance restrictions and limitations in the energy consumption. The memory system is one of the major contributing factors to the performance and power consumption in embedded software. Virtual platforms offer an alternative to hardware prototypes and they offer many advantages such as early development, performance and accessibility. There are many virtual platforms and simulators that provide several processor architecture models. This work presents a study and evaluation on the use of memory in embedded processor architectures. This work presents different memory optimization techniques for embedded systems. ARM and x86 architectures were evaluated to access to memory and energy consumption. For these evaluations, instructions and data trace were generated by different embedded applications from MiBench package. The evaluation tools of embedded processor architectures used were Simics and CACTI. The results show that 34,42% of all instructions to ARM architecture are load and store instructions. In addition, 64,41% of access, on average, to instruction memory are caused by only 8KB of the program, as 64KB for the percentage is 84,58%. In relation to data memory, 8KB of data for this architecture are responsible for 70,66% of the memory accesses. In the x86 architecture predominate move instructions, which represent, on average, 88,06% of executed instructions. In the x86 architecture, 95,94% of access to instruction memory are caused by only 256 bytes, while an 8 KB of data memory is responsible for 73,62% of the memory accesses. Experimental results showed great optimization potential of memory access and high possibility of the design space exploration for ARM architecture with the use of an SPM memory.Sem bolsaOs sistemas embarcados possuem diversos requisitos e restrições. Além do custo significativo, estes sistemas devem atender restrições rígidas de desempenho e limitações no consumo energético. O sistema de memória é um dos principais fatores que contribuem para o desempenho e consumo de energia em software embarcado. Plataformas virtuais oferecem uma alternativa ao protótipo de hardware e também apresentam muitas vantagens, tais como um início de desenvolvimento mais cedo, desempenho e acessibilidade. Existem diversas plataformas virtuais e simuladores que fornecem vários modelos de arquiteturas de processadores. Este trabalho apresenta um estudo e avaliação quanto ao uso de memória em arquiteturas de processadores embarcados. O trabalho detalha diferentes técnicas de otimização de memória para sistemas embarcados. Foram avaliadas as arquiteturas ARM e x86 quanto ao acesso à memória e consumo energético. Para estas avaliações, foram utilizados os traces de instruções e de dados gerados por diferentes aplicações embarcadas do pacote MiBench. As ferramentas de avaliação das arquiteturas de processadores embarcados utilizadas foram o Simics e o CACTI. Os resultados mostram que 34,42% do total de instruções para a arquitetura ARM são instruções do tipo load e store. Além disso, 64,41% dos acessos, na média, à memória de instrução são ocasionados por apenas 8KB do programa, já para 64KB o percentual é de 93,40%. Em relação a memória de dados, 8KB dos dados para esta arquitetura são responsáveis por 70,66% dos acessos à memória. Na arquitetura x86 predominam as instruções do tipo move, as quais representam, em média, 88,06% do total de instruções executadas. Na arquitetura x86, 95,94% dos acessos a memória de instrução são ocasionados por apenas 256 bytes, enquanto que uma memória de dados de 8 KB é responsável por 73,62% dos acessos à memória. Resultados experimentais apontaram grande potencial de otimização do acesso à memória e grande possibilidade de exploração do espaço de projeto para a arquitetura ARM com utilização de uma memória SPM