【摘要】：微處理器的研發(fā)不僅是硬件的設(shè)計和制作,還包括軟件部分的設(shè)計。軟件設(shè)計主要是編譯器的移植,編譯器移植是微處理器開發(fā)的基礎(chǔ),它可以在很大程度上縮短微處理器的研發(fā)周期。當(dāng)前大部分編譯器開發(fā)人員選用GCC作為目標(biāo)處理器的支持,但是GCC使用的是RTL語言,由于RTL語言非常抽象復(fù)雜,后端移植的文檔匱乏,這使得GCC后端移植的難度很大。此時,如何快速實現(xiàn)編譯器后端移植就成為了微處理器研發(fā)中的一個難題。為了完成微處理器軟件部分的設(shè)計并縮短微處理器的研發(fā)周期,本文選用了近幾年興起的新型編譯器架構(gòu)LLVM。本文的研究內(nèi)容主要分為三個部分:首先,本文詳細(xì)分析了LLVM的編譯架構(gòu)和后端移植機(jī)制。LLVM是源于2000年美國伊利諾斯大學(xué)的一個開源項目,創(chuàng)始人是Chris Lattner。LLVM的內(nèi)容可以分為三個部分:LLVM中間表示、集成庫、工具集。LLVM的開發(fā)語言是C++,它是典型的三段式結(jié)構(gòu):前端、中端、后端。LLVM清晰的層次框架和詳細(xì)的說明文檔使得LLVM后端移植工作變得簡單易行。本文重點(diǎn)介紹了LLVM的后端設(shè)計。LLVM后端提供了很多可重定向目標(biāo)特性的結(jié)構(gòu)支持。LLVM的后端也叫代碼生成器,它分為通用的代碼生成器和后端移植接口。通用的代碼生成器集成了所有目標(biāo)處理器共有的功能,不依賴于特定的處理器。而后端移植接口為特定的目標(biāo)處理器提供了移植接口,實現(xiàn)不同目標(biāo)處理器之間的特征描述。為了支持不同的目標(biāo)處理器,生成指定的后端代碼生成器,只需要對不同的處理器進(jìn)行特征描述,然后用通用代碼生成器和后端移植接口共同去實現(xiàn)后端代碼生成器。其次,本文重點(diǎn)介紹了目標(biāo)處理器的體系結(jié)構(gòu)和特征。目標(biāo)處理器是我國自主研發(fā)的一款基于DSP的專用處理器,簡稱STX。STX使用了典型的VLIW結(jié)構(gòu),可以在單個時鐘周期內(nèi)并行執(zhí)行多條指令,大大地提高了處理器的執(zhí)行效率。處理器從體系結(jié)構(gòu)的角度有兩類:精簡指令集處理器(RISC)、復(fù)雜指令集處理器(CISC)。STX采用了RISC指令集,STX有大量的寄存器(包括32個通用寄存器和6個控制寄存器)和32位指令集,它的尋址模式簡單,6種不同的異常處理使得處理器的運(yùn)行更加安全可靠。STX的功耗低、面積小,它有著非常清晰的層次結(jié)構(gòu)和模塊化的設(shè)計思想,這樣使得芯片的設(shè)計更加人性化,更易于修改和完善。然后,本文給出了詳細(xì)的后端移植過程以及測試結(jié)果。為了實現(xiàn)LLVM對處理器STX的支持,LLVM的后端移植接口是非常重要的。LLVM的后端移植接口功能主要包括全局描述實現(xiàn)、寄存器描述實現(xiàn)、指令集描述實現(xiàn)、匯編輸出描述實現(xiàn)等。為使程序開發(fā)人員更加簡單方便地進(jìn)行目標(biāo)處理器信息的描述,LLVM工具中設(shè)計了一個非常靈活方便的工具TableGen,其是用于記錄目標(biāo)處理器信息的描述性語言,對于STX的所有特征實現(xiàn),都需要用TableGen語言和C++語言來描述。整個移植工作可以分為td文件的描述和C++文件的描述。TableGen主要用于將td文件轉(zhuǎn)換成為目標(biāo)處理器所對應(yīng)的C++代碼。通過這些移植接口對目標(biāo)處理器STX進(jìn)行描述,最終實現(xiàn)LLVM對STX的支持。
[Abstract]:The research and development of the microprocessor is not only the design and production of the hardware, but also the design of the software part. The software design is mainly the transplant of the compiler. The compiler transplantation is the foundation of the microprocessor development. It can greatly shorten the development cycle of the microprocessor. Most compiler developers choose GCC as the target processor at present. Support, but GCC uses the RTL language, because the RTL language is very abstract and complex, the back end transplant is scarce, which makes the GCC back-end transplant very difficult. At this time, how to quickly implement the compiler back end transplantation has become a difficult problem in the microprocessor research and development. The research cycle of LLVM. is divided into three parts: first, this paper analyzes the compiler architecture of LLVM and the back-end transplant mechanism.LLVM is an open source project originate from the American University of Illinois in 2000, and the founder is the inside of Chris Lattner.LLVM. The capacity can be divided into three parts: the LLVM intermediate representation, the integration library, the development language of the tool set.LLVM is C++, which is a typical three segment structure: the front, middle, back end.LLVM clear hierarchical framework and detailed description documents make the LLVM back end migration easier and easier. This article focuses on the back end of the LLVM design, which provides the.LLVM back end. Many redirecting target features support the back end of the.LLVM, also called a code generator, which is divided into a common code generator and a back end port. The common code generator integrates all the common functions of the target processor, not on a specific processor. The back end migration interface provides the specific target processor. In order to support different target processors, to generate the specified back end code generator, it only needs to describe the characteristics of different processors, and then use the universal code generator and the back end transplant interface to implement the back end code generator. Secondly, this paper focuses on this paper. The architecture and characteristics of the target processor. The target processor is a special processor based on DSP in our country. The STX.STX uses a typical VLIW structure, which can execute multiple instructions in a single clock cycle, greatly improving the execution efficiency of the processor. The processor has two types of architecture from the perspective of Architecture: fine The simple instruction set processor (RISC), the complex instruction set processor (CISC).STX uses the RISC instruction set, STX has a large number of registers (including 32 general registers and 6 control registers) and 32 bit instruction set, its addressing mode is simple, 6 different kinds of exception handling make the processor run more secure and reliable, the power consumption of.STX is low and the area is small. With a very clear hierarchy and modular design, this makes the chip more humanized, easier to modify and perfect. Then, this article gives a detailed back end migration and test results. In order to implement LLVM's support for processor STX, the back end port of the LLVM is a very important back end shift of the.LLVM. The function of the implant interface mainly includes global description implementation, register description implementation, instruction set description implementation, assembly output description and so on. In order to make program developers more simple and convenient to describe the information of the target processor, a very flexible and convenient tool, TableGen, is designed in the LLVM tool, which is used to record the target processor. Descriptive language of information, for all features of STX, needs to be described in TableGen and C++ languages. The entire migration work can be divided into TD file description and C++ file description.TableGen mainly for converting TD files into C++ code corresponding to target processors. A description is made to ultimately support LLVM's support for STX.
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP332

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2153154