传统的嵌入式系统存储体系架构主要面临两方面问题:第一,作为内存的DRAM存在能耗与扩展性的缺陷;第二,基于SRAM的SPM被广泛用于替代硬件控制的缓存,但SRAM存在面积大、泄露功耗高的缺陷。新型NVM因具备超低静态功耗、较高的存储密度等优势,不仅能够显著降低引入大量DRAM内存产生的静态功耗,同时有望填补缓存、内存与外存不断扩大的性能鸿沟。但NVM存在读写不对称、MLC与SLC性能互补的问题,并且程序极不均衡的访问模式将进一步加剧上述问题。为此,本文将深入探索嵌入式程序的读写访问特征,立足于基于DRAM/NVM混合内存、SLC/MLC混合SPM的新型存储架构,着力于异构存储介质中数据如何分配的关键问题,旨在充分利用NVM的性能优势的同时避免其缺陷,以满足嵌入式系统在性能、能耗等方面的诉求。主要包括:1.嵌入式系统中基于DRAM/NVM混合内存,本文提出了一种实时保证的数据分配策略。本文利用编译器与条件分支概率对嵌入式程序进行分析;然后,综合考虑每个数据的写特质,统一不同数据与异构存储介质的布局,将写频繁的数据存放于写开销低的DRAM,将读频繁的数据存放于密度高的NVM,保证嵌入式程序实时性的前提下,使其数据访问能耗最小。2.嵌入式系统中基于NVM SLC/MLC混合SPM,本文提出了一种动态的数据分配策略。考虑NVM SLC/MLC在访问性能与存储密度上的互补优势,本文结合SLC/MLC可动态切换的特性,考虑新型架构中存储位置、异构存储开销、存储大小等约束条件,将问题构建为线性规划模型,并以此构建近似最优算法,优化SLC/MLC混合SPM的数据访问开销。最后,本文分别构建了DRAM/NVM混合内存和NVM SLC/MLC混合SPM的实验模拟平台,实验结果表明本文提出的技术能有效地提升系统性能,减少系统能耗,并且显著缩短数据访问延迟。本文利用嵌入式系统程序的特性,开展了基于新型NVM的数据分配策略研究,以突破嵌入式存储体系的瓶颈,促进嵌入式设备在物联网、大数据等领域的应用及发展。