[發明專利]基于頻繁模式挖掘的GCC編譯時能耗演化優化方法及存儲設備

在審

• 申請號: 201811329077.8
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109669698A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 倪友聰;張木成;杜欣;鄒海威;李汪彪;林江宏;熊保平
• 申請（專利權）人: 福州三鑫隆鑄業有限公司;福建師范大學
• 主分類號: G06F8/41
• 分類號: G06F8/41
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 林祥翔;徐劍兵

本發明涉及信息處理技術領域，特別涉及一種基于頻繁模式挖掘的能耗優化方法。所述一種基于頻繁模式挖掘的能耗優化方法，包括步驟：S1：生成初始隨機種群P(t)；S2：計算P(t)中每個個體的適應度值；S3:若t達到指定代數，否則轉S4；S4：記錄P(t)中有能耗改進效果的個體的信息，并將其作為一條事務存放至預先設計好的事務表中；S5：生成臨時種群Pc(t)，并通過對所述事務表進行頻繁模式挖掘獲得頻繁編譯選項模式集；S6：基于所述頻繁編譯選項模式集對Pc(t)進行變異操作，生成臨時種群Pm(t)；S7：基于輪盤賭策略在種群Pm(t)和種群P(t)中選擇并生成下一代種群P(t+1)。通過該方式，充分考慮到了不同的編譯選項之間可能存在的相互影響，使得可以提高解質量和加快收斂速度。

技術領域

本發明涉及信息處理技術領域，特別涉及一種基于頻繁模式挖掘的GCC編譯時能耗演化優化方法及存儲設備。

背景技術

能耗是嵌入式軟件的關鍵質量屬性。特別是在電量受限的執行環境中，降低嵌入式軟件的能耗具有更為重要的價值和意義。與嵌入式軟件源代碼級的能耗優化相比，編譯時能耗優化無需改動源代碼，同時可保證功能語義一致性。作為一款開源編譯器，GCC已廣泛應用于嵌入式軟件源代碼的編譯。GCC提供常用的幾種優化等級，利用每種優化等級所預設的一組編譯選項對軟件源代碼進行編譯，可實現可執行代碼的優化。然而GCC的優化等級對于特定的軟件源代碼、執行平臺和特定優化目標，往往難以獲得最佳的優化效果。

此外，GCC編譯選項數目眾多，選擇空間十分龐大。例如:GCC4.9.2提供了188個編譯選項，其選擇空間高達2¹⁸⁸。依靠程序員人工選擇編譯選項不僅十分困難，而且也難以保證優化質量。更為重要的是，GCC優化等級多集中于執行時間和目標代碼大小的優化，未針對能耗優化的場景。與此同時，Pallister的研究表明使用GCC的優化等級對嵌入式軟件進行編譯時，甚至出現能耗增加的情況。近年來，用于能耗優化的GCC編譯選項的選擇問題已經成為了一個研究熱點。

利用演化算法可以在龐大的搜索空間，獲取接近最優的GCC編譯器編譯選項集。運用這些編譯選項集對源代碼進行編譯可顯著降低可執行代碼的能耗,從而達到編譯時優化嵌入式軟件能耗的目的。但這類算法未考慮多個編譯選項之間可能存在相互影響,導致了其解質量不高且收斂速度慢的問題。目前尚缺乏有效的技術手段解決該問題。

發明內容

為此，提供一種基于頻繁模式挖掘的GCC編譯時能耗演化優化方法，用于解決現有GCC編譯時能耗演化優化方法因未考慮多個編譯選項之間可能存在相互影響，而導致質量不高且收斂速度慢的問題。具體技術方案如下：

一種基于頻繁模式挖掘的GCC編譯時能耗演化優化方法，包括步驟：S1：令迭代次數t＝1,生成初始隨機種群P(t)；S2：計算P(t)中每個個體的適應度值，所述個體適應度值為較GCC編譯器-O0等級的能耗改進百分比；S3:若t達到指定代數，輸出P(t)中適應度值最大的個體并轉S10，否則轉S4；S4：記錄P(t)中有能耗改進效果的個體的信息，并將其作為一條事務存放至預先設計好的事務表中；S5：對所述事務表進行頻繁模式挖掘，獲得頻繁編譯選項模式集；S6：進行單點交叉操作，生成臨時種群Pc(t)；S7：基于所述頻繁編譯選項模式集對Pc(t)進行變異操作，生成臨時種群Pm(t)，所述變異操作包括：增添或刪減；S8：基于輪盤賭策略在種群Pm(t)和種群P(t)中選擇并生成下一代種群P(t+1)；S9：令t＝t+1,并轉S2；S10：結束。

進一步的，所述預先設計好的事務表的每一行是三元組的有序列表，所述三元組的第一個數、第二個數和第三個數分別為：編譯選項的編號、編譯選項出現的次數和編譯選項對應的能耗改進標注值。