面向媒體處理器可重定目標編譯器的設(shè)計研究.pdf

1、該文針對作者參加的國家863超大規(guī)模集成電路設(shè)計重大專項"SOC中32位數(shù)字信號處理器芯片開發(fā)和設(shè)計平臺技術(shù)研究"項目,對編譯系統(tǒng)中的可重定目標編譯器和匯編器的設(shè)計與開發(fā)、目標代碼優(yōu)化以及編譯系統(tǒng)的驗證進行了研究和探討.面向媒體處理器的可重定目標編譯系統(tǒng)包括C編譯器、匯編器、鏈接器、以及軟件仿真器,該文主要研究可重定目標編譯器和匯編器的構(gòu)建技術(shù)和目標代碼優(yōu)化,以及對C編譯器和匯編器驗證的研究.編譯前端的實現(xiàn)技術(shù)包括詞法分析、語法語義分析

2、和中間代碼生成技術(shù)等,針對ANSI C的程序結(jié)構(gòu),分別設(shè)計了函數(shù)、塊、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類型、表達式、標識符等語法樹結(jié)點,并將語法樹分成編譯層次、函數(shù)聲明和塊三個不同層次,使語法樹具有清晰的層次結(jié)構(gòu),有利于編譯程序的語法和語義分析,以及從語法樹到RTL中間表示的轉(zhuǎn)換.可重定目標編譯器主要包括三個方面的內(nèi)容:中間表示、機器描述和編譯主體與機器描述之間的接口技術(shù).該文以自行開發(fā)的32位媒體處理器MD32為目標機器,提出了可重定目標編譯器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),

3、并就構(gòu)成可重定目標編譯器的三個主要組成部分進行了分析和研究.重點研究了機器描述與代碼生成之間的關(guān)系、如何選用合適的中間表示進行目標機器指令系統(tǒng)的描述、樹模式匹配的目標代碼生成技術(shù)等.除了窗口尋址方式和比特反轉(zhuǎn)尋址方式以外,開發(fā)的C編譯器已能夠面向媒體處理器MD32生成匯編代碼.在可重定目標編譯器中,通過指令模板匹配生成目標代碼的方式限制了高效的并行指令的生成,同時,并行指令的操作數(shù)類型與單操作指令的要求不一致也是限制并行指令生成的一個重

4、要因素.該文在分析了上述兩個限制并行指令生成的主要因素以及很難在編譯器中實現(xiàn)并行指令生成的基礎(chǔ)上,提出了在匯編級檢查指令的操作數(shù)類型,通過插入Lw或Sw指令來改變操作數(shù)類型及指令調(diào)度的方法,能夠有效的生成并行指令,提高了代碼運行效率和代碼密度.統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明:代碼執(zhí)行效率平均可以提高14％,而代碼密度平均提高11.75％.在媒體處理應(yīng)用程序代碼中存在著相當多的局部變量,這些局部變量的使用范圍(生存期)通常都很小.相關(guān)指令在流水中需要局部變

5、量的值可以直接從旁路邏輯中得到,并在流水中完成局部變量值的全部使用.基于軟硬件協(xié)同設(shè)計的思想,在研究局部變量生存期算法的基礎(chǔ)上,該文提出了通過編譯器指令編碼實現(xiàn)對硬件結(jié)構(gòu)的使能控制,即控制流水輸出結(jié)果是否寫回寄存器文件,以減少對寄存器文件的寫次數(shù),從而降低寄存器文件端口的讀寫壓力.軟件仿真結(jié)果表明,對DSP中不同的應(yīng)用程序平均可以減少94％的寄存器文件寫次數(shù).該文最后對編譯系統(tǒng)的驗證進行了研究,提出引入?yún)⒖季幾g器和參考仿真器的測試方法,