随着集成电路行业的不断发展,处理器功能不断丰富,性能不断提升,应用领域覆盖人类生活的方方面面,处理器微架构也随之千姿百态。虽然处理器设计人员竭力平台化应用开发环境,在应用分析、编译器等方面进行大量改进,但仍无法彻底解决软件在不同平台运行的差异性的问题,尤其是在资源紧俏、性能要求高、功耗要求低的嵌入式环境下,软件和微架构的匹配性直接影响任务处理性能和用户体验效果。因此,为了充分利用嵌入式处理器的资源,提升程序的运行速度,针对嵌入式处理器微架构的特点而提出的软件优化方法显得尤为重要。本文以如何编写高质量软件为契机,提出了一种通过进行大规模测试获取的处理器硬件特征来指导程序开发或软件优化的方法,使程序在运行过程中充分的利用处理器的资源,发挥其特点,以提高软硬件的匹配程度。本文具体从以下几个方面展开对处理器微架构测试集的研究与设计。首先,本文对处理器微架构进行了深入的研究,在分析了主流嵌入式处理器微架构的特点后,建立了处理器微架构的通用化模型,总结了模型中各模块的作用和特点,同时讨论了各模块对程序运行效率的影响。其次,深入的研究了程序运行过程,建立了程序运行时间模型,分析了影响程序运行效率的因素,其中,重点讨论了程序内部结构对程序运行效率的影响。第三,结合对处理器微架构的研究和对程序运行过程的仔细研究,讨论了处理器微架构的测试集的设计方法和测试方法,同时,详细说明了部分测试程序的设计思路以及应注意的问题。最后,本文选取了一款PowerPC处理器和待优化的程序进行了测试验证工作,通过在待测处理器上运行测试集,获取了该处理器的一些特征参数,借助此参数讨论了待优化程序的优化方法,并对优化前后的程序的运行效率进行了对比分析,验证了通过该测试集获取的处理器特征参数来指导软件优化的方法的有效性与合理性,进一步证明了该研究方法和所设计的测试集的有效性。本文的研究性质属于基于大规模统计的经验性的方法,这同时也是本文的研究目的,期望通过总结程序运行过程中的经验,来指导软件编写或软件优化。在本文最后的验证中,通过对特征程序采用针对该处理器的专用优化方法,使得优化后的程序运行效率提升了25%,与采用其他不同优化方案优化后的程序相比,运行效率分别高出2%和4%左右,证明了依据本文提出方法所设计的测试集可以为软件优化提供指导意义。