嵌入式设备编译器功耗优化实战 · 课程目录

01

功耗优化概述

为什么嵌入式设备需要关注功耗？编译器在功耗优化中的角色。

02

编译优化基础

GCC/LLVM编译流程、优化等级(-O0到-Os)对功耗的影响。

03

指令选择与功耗

不同指令的能耗模型、如何选择低功耗指令序列。

04

寄存器分配策略

寄存器分配对内存访问次数的影响、图着色算法与功耗。

05

循环优化技术

循环展开、循环融合、循环分块对功耗的影响。

06

内存层次优化

缓存命中率优化、DMA传输与CPU休眠的配合。

07

内联与函数拆分

函数内联的功耗收益、大函数拆分的场景。

08

死代码消除

静态死代码与动态死代码的识别、对功耗的实际影响。

09

常量传播与折叠

编译期计算减少运行时功耗。

10

公共子表达式消除

减少重复计算，降低动态功耗。

11

软件流水线

指令级并行与功耗的平衡艺术。

12

分支预测优化

减少分支误预测带来的功耗惩罚。

13

SIMD指令利用

向量化计算与功耗效率。

14

内存对齐与访问模式

对齐访问对功耗的影响、结构体布局优化。

15

链接时优化(LTO)

跨模块优化带来的功耗收益。

16

配置文件引导优化(PGO)

基于运行特征的热点优化。

17

ARM架构特有优化

WFI/WFE指令、big.LITTLE调度与编译器配合。

18

RISC-V架构特有优化

压缩指令集、Zephyr OS下的编译策略。

19

功耗测量与profiling

硬件功耗测量工具、软件功耗估算模型。

20

编译器功耗优化标志

GCC/LLVM中与功耗相关的编译选项详解。

21

RTOS下的编译优化

任务切换开销与功耗。

22

中断处理优化

中断服务程序的编译优化、快速响应与低功耗。

23

PMU与编译器协作

动态电压频率调整(DVFS)感知编译。

24

代码尺寸优化

代码密度与功耗的关系、Thumb/Thumb-2指令集选择。

25

数据流分析

活跃变量分析、到达定值分析在功耗优化中的应用。

26

编译器后端定制

为特定硬件定制指令调度器。

27

机器学习在编译器功耗优化中的应用

自动调优、功耗预测模型。

28

案例实战：STM32传感器节点

基于STM32的传感器节点功耗优化。

29

案例实战：ESP32 Wi-Fi/BLE

基于ESP32的Wi-Fi/BLE设备功耗优化。

30

总结与展望

编译器功耗优化的未来趋势、绿色计算理念。