Extraction and traceability of annotations for WCET estimation

par Hanbing Li

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Isabelle Puaut et de Erven Rohou.

Soutenue le 09-10-2015

à Rennes 1 , dans le cadre de École doctorale Mathématiques, informatique, signal, électronique et télécommunications (Rennes) , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (PRES) , Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) (laboratoire) et de Inria Rennes – Bretagne Atlantique (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Extraction et traçabilité d’annotations pour l’estimation de WCET


  • Résumé

    Les systèmes temps-réel devenaient omniprésents, et jouent un rôle important dans notre vie quotidienne. Pour les systèmes temps-réel dur, calculer des résultats corrects n’est pas la seule exigence, il doivent de surcroît être produits dans un intervalle de temps borné. Connaître le pire cas de temps d’exécution (WCET - Worst Case Execution Time) est nécessaire, et garantit que le système répond à ses contraintes de temps. Pour obtenir des estimations de WCET précises, des annotations sont nécessaires. Ces annotations sont généralement ajoutées au niveau du code source, tandis que l’analyse de WCET est effectuée au niveau du code binaire. L’optimisation du compilateur est entre ces deux niveaux et a un effet sur la structure du code et annotations. Nous proposons dans cette thèse une infrastructure logicielle de transformation, qui pour chaque optimisation transforme les annotations du code source au code binaire. Cette infrastructure est capable de transformer les annotations sans perte d’information de flot. Nous avons choisi LLVM comme compilateur pour mettre en œuvre notre infrastructure. Et nous avons utilisé les jeux de test Mälardalen, TSVC et gcc-loop pour démontrer l’impact de notre infrastructure sur les optimisations du compilateur et la transformation d’annotations. Les résultats expérimentaux montrent que de nombreuses optimisations peuvent être activées avec notre système. Le nouveau WCET estimé est meilleur (plus faible) que l’original. Nous montrons également que les optimisations du compilateur sont bénéfiques pour les systèmes temps-réel.


  • Résumé

    Real-time systems have become ubiquitous, and play an important role in our everyday life. For hard real-time systems, computing correct results is not the only requirement. In addition, the worst-case execution times (WCET) are needed, and guarantee that they meet the required timing constraints. For tight WCET estimation, annotations are required. Annotations are usually added at source code level but WCET analysis is performed at binary code level. Compiler optimization is between these two levels and has an effect on the structure of the code and annotations.We propose a transformation framework for each optimization to trace the annotation information from source code level to binary code level. The framework can transform the annotations without loss of flow information. We choose LLVM as the compiler to implement our framework. And we use the Mälardalen, TSVC and gcc-loops benchmarks to demonstrate the impact of our framework on compiler optimizations and annotation transformation. The experimental results show that with our framework, many optimizations can be turned on, and we can still estimate WCET safely. The estimated WCET is better than the original one. We also show that compiler optimizations are beneficial for real-time systems.


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