TFLite-micro內(nèi)存管理與分配策略的優(yōu)化

TFLite-microTFLite-micro是一款針對于微控制器的輕量級深度學(xué)習(xí)框架。在嵌入TFLite-micro在設(shè)計之初，就考慮到了嵌入式系統(tǒng)的特殊性，采用了一些TFLite-micro一、TFLite-microTFLite-micro中，內(nèi)存管理主要包含數(shù)據(jù)和程序兩部分。數(shù)據(jù)內(nèi)（一）TFLite-micro中，數(shù)據(jù)內(nèi)存在兩種不同的使用模式：靜態(tài)內(nèi)存分計算結(jié)果預(yù)留一定的內(nèi)存空間，使得運(yùn)行時無需動態(tài)地申請和釋放內(nèi)存。動態(tài)內(nèi)存分配是指在運(yùn)行期間，根據(jù)需要動態(tài)地申請和釋放內(nèi)存。BSS和.RODATA段，在編譯時便完成了全部內(nèi)存的分配，使得程序的運(yùn)（二）TFLite-micro中程序的內(nèi)存管理主要包括代碼和堆棧空間的管理。在編譯期間，TFLite-micro通過定制GCC編譯器的選項，將代碼和常量數(shù)據(jù)放到ROM區(qū)，并將變量數(shù)據(jù)和棧存放在RAM區(qū)。可以通過編譯選項，修改這些區(qū)域的大小。在運(yùn)行期間，TFLite-micro通過malloc和free系內(nèi)存碎片和過多的malloc和free調(diào)用所帶來的性能影響。二、TFLite-microTFLite-micro的內(nèi)存管理主要針對以下幾個方面進(jìn)行了優(yōu)化：內(nèi)存分（一）TFLite-mro是基于二叉堆的內(nèi)存分配算法。簡單來說，就是將可用內(nèi)存劃分為一些大小相等的內(nèi)存塊，并將所有塊組成一顆二叉樹。這樣，每個塊都可以用節(jié)點的方式表示。當(dāng)需要分配內(nèi)存時，從樹中找到一個最小的合適的塊，并將其分割成大小合適的塊。同時，也需要保證釋放后，能夠?qū)⑾噜彽膲K合并。該算法具有更好的時間和空間復(fù)雜度，能夠?qū)崿F(xiàn)快速和高效地內(nèi)存分配和回收。（二）TFLite-mro節(jié)約內(nèi)存并提高程序效率。但是，由于內(nèi)存池大小的限制，它不能滿足所有的內(nèi)存需求，因此我們需要增加內(nèi)存池的大小并使用多個內(nèi)存池來滿足不同的內(nèi)存需求。TFLite-mro中包含了多個內(nèi)存池，并通過一個適配器來實現(xiàn)內(nèi)存的分配和回收。適配器將內(nèi)存池連接在一起，然后將內(nèi)存請求轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的內(nèi)存池中。這樣，TFLite-mro可以有效地利用內(nèi)存資源并提高管理效率。（三）動態(tài)內(nèi)存的管理是一個復(fù)雜的過程，TFLite-mro要考慮了內(nèi)存分配的效率和回收的效率。對于內(nèi)存分配，TFLite-mro通過預(yù)分配內(nèi)存池的方式提高了分配效率。在這種方式下，內(nèi)存池被分為多個等大小的內(nèi)存塊，并且每個內(nèi)存塊有自己的標(biāo)志位表示該內(nèi)存塊是0的內(nèi)存塊并標(biāo)記其為已分配狀態(tài)即可。對于內(nèi)存回收，TFLite-mro通過合并相鄰的空閑內(nèi)存來恢復(fù)廢棄的內(nèi)存，并減少了內(nèi)存碎片的出現(xiàn)。同時，TFLite-mro還專門優(yōu)化了內(nèi)存回收的算法以提高回收效率。例如，當(dāng)需要釋放一塊內(nèi)存時，TFLite-mro兵，表示該塊內(nèi)存是已經(jīng)釋放的內(nèi)存，并且在下一次分配內(nèi)存時，可以優(yōu)先使用該內(nèi)存塊。TFLite-mro數(shù)據(jù)的高效執(zhí)行，減少了內(nèi)存消耗以及堆內(nèi)存碎片的出現(xiàn)，最大程度上利用了有限的系統(tǒng)資源。在實際應(yīng)用中，這些優(yōu)化措施顯著提高了模型執(zhí)行效率，