SIMD編譯優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、多媒體應(yīng)用是近年來計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。多媒體應(yīng)用的代碼往往具有較高的并行度。為了獲得更高的性能，幾乎所有的處理器廠商都為其處理器增加了多媒體擴(kuò)展，以充分利用處理器的計(jì)算能力，并提供了具有單指令多數(shù)據(jù)特點(diǎn)的指令集，簡稱為SIMD指令。SIMD指令能夠?qū)σ唤M數(shù)據(jù)執(zhí)行向量形式的運(yùn)算，每組數(shù)據(jù)被劃分為幾個(gè)子字，并對所有的子字都執(zhí)行相同的操作。 SIMD指令能夠帶來較高的執(zhí)行效果、較低的功耗和較好的資源利用率。充分利用SIMD指令可以

2、有效提高應(yīng)用程序的性能。但是目前編譯器對SIMD指令的支持并沒有達(dá)到足夠令人滿意的程度。程序員往往需要通過手寫匯編代碼、內(nèi)嵌匯編、或者通過使用編譯器認(rèn)識的內(nèi)部函數(shù)等手段在代碼中顯示的使用SIMD指令。這要求程序員對SIMD指令集有深入了解，提高了多媒體程序的開發(fā)難度。此外，由于不同處理器的SIMD指令集之間差異較大，從而使代碼的可移植性降低。因此我們希望編譯器能夠自動(dòng)的從高級語言生成SIMD指令。稱為SIMD編譯優(yōu)化。 這種優(yōu)化

3、和傳統(tǒng)的針對向量處理器的自動(dòng)向量化非常類似，因此又稱為SIMD向量化。但體系結(jié)構(gòu)和主要應(yīng)用領(lǐng)域的不同使多媒體擴(kuò)展和向量處理器之間存在較大差異。兩者在向量長度、指令集特點(diǎn)以及存儲(chǔ)操作等方面存在著關(guān)鍵區(qū)別。妨礙SIMD編譯優(yōu)化的主要有以下幾個(gè)問題：多媒體程序中復(fù)雜的代碼形式影響了向量化效果，各種多媒體典型操作變化較多不易識別，存儲(chǔ)操作功能較弱制約了優(yōu)化性能的提升。 本文提出了一種面向由C語言編寫的多媒體應(yīng)用程序、與目標(biāo)平臺無關(guān)的SI

4、MD向量化方法，是對原有的向量化方法的擴(kuò)展與改進(jìn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中含有指針形式的C程序難以向量化、多媒體典型操作無法有效識別、SIMD寄存器數(shù)據(jù)利用率不高等問題，能夠有效生成SIMD指令。該方法主要在語法樹中間表示上進(jìn)行，不改變編譯后端的結(jié)構(gòu)，具有較好的可移植性和可擴(kuò)展性。 該方法對傳統(tǒng)向量化算法的主要改進(jìn)之處在于：對多媒體C代碼廣泛存在的指針訪問進(jìn)行了分析處理；采用模式匹配方法有效識別復(fù)雜的多媒體典型操作；采用循環(huán)分布、循環(huán)交