嵌入式系統(tǒng)的編譯器設(shè)計及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)處理器通常采用特定的指令集，其體系架構(gòu)不具有通用性，因此，嵌入式系統(tǒng)的編譯器開發(fā)無法滿足不同嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)需求，即使是通過移植方法來開發(fā)相應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)的編譯器，也面臨著可重定向方案設(shè)計等難題。針對嵌入式編譯器的重定向難題，嵌入式系統(tǒng)對開發(fā)效率及高質(zhì)量目標(biāo)代碼等多方面的需求，本論文就專用指令集嵌入式處理器(ASIPs)的編譯器重定向、基于Cache的編譯器優(yōu)化及嵌入式多核靜態(tài)調(diào)度等方面的理論和實踐進行研究。
　　在

2、對編譯器的原理及理論基礎(chǔ)進行介紹后，本論文首先針對ASIPs特點分析研究編譯器可重定向及移植問題;接著給出能夠?qū)崿F(xiàn)編譯器靜態(tài)預(yù)測的方法，提高Cache復(fù)用率，解決“存儲墻”瓶頸問題;最后針對嵌入式多核編譯靜態(tài)調(diào)度的負載不均衡問題，提出有效的靜態(tài)調(diào)度方案。本論文的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在:
　　(1)提出針對ASIPs的重定向編譯器的擴展方法。針對一款具有不規(guī)則架構(gòu)且硬件資源有限的嵌入式8位微處理器及其擴展的標(biāo)準(zhǔn)ANSI C編程語言，以GC

3、C編譯器為基礎(chǔ)，進行編譯器前端的標(biāo)識符擴展與語法樹屬性合并，和編譯器后端目標(biāo)描述文件(MD)與處理器硬件資源的差異性定義，設(shè)計出一套可重定向的編譯器。
　　(2)提出基于Markov模型的節(jié)點頻率預(yù)測方法。通過程序控制流圖(CFG)構(gòu)建的Markov模型，分析程序的特性，結(jié)合傳統(tǒng)編譯器靜態(tài)啟發(fā)式分支預(yù)測和基于Markov程序參數(shù)可調(diào)的預(yù)測方法，通過編譯器靜態(tài)的混合預(yù)測，更加精確的預(yù)測分支概率，計算程序節(jié)點頻率(NF)，以提高嵌入式

4、Cache的利用率。
　　(3)提出一種基于評估函數(shù)的OpenMP靜態(tài)編譯調(diào)度方案。通過對多核調(diào)度、任務(wù)劃分和負載均衡等問題的描述，基于對并行循環(huán)的劃分定義及負載函數(shù)的映射模型，提出一種基于靜態(tài)評估函數(shù)的調(diào)度方法，以解決編譯器靜態(tài)調(diào)度的負載不均衡問題，提高嵌入式程序的并行效率。
　　最后，實踐開發(fā)了一套針對專用指令集系列商用SoCs的C語言HCC編譯器，并集成相應(yīng)編譯器到本地集成開發(fā)環(huán)境(IDE)及實驗室的WEB-EDA平臺