【摘要】：編譯器是嵌入式系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ),快速實(shí)現(xiàn)特定硬件平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)編譯器可以大大縮短嵌入式系統(tǒng)研發(fā)周期。目前研究人員主要采用GCC編譯器后端移植方法來(lái)生成嵌入式系統(tǒng)編譯器。GCC主要使用RTL描述后端處理器,但是RTL抽象復(fù)雜不便于編寫和閱讀。同時(shí)GCC復(fù)雜的軟件結(jié)構(gòu)以及后端移植文檔缺乏導(dǎo)致GCC后端移植方法無(wú)法滿足嵌入式系統(tǒng)研發(fā)周期短的要求。如何快速實(shí)現(xiàn)編譯器后端移植仍然是嵌入式系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)。 首先本文采用新的編譯器架構(gòu)低級(jí)虛擬機(jī)(Low Level Virtual Machine, LLVM),通過(guò)移植NiosⅡ嵌入式處理器來(lái)分析LLVM快速后端移植架構(gòu)。采用LLVM后端移植架構(gòu)中的TableGen描述NiosⅡ基本體系結(jié)構(gòu),使用完備的LLVM C++函數(shù)庫(kù)來(lái)描述復(fù)雜或特殊的操作。TableGen與LLVM C++函數(shù)庫(kù)配合使用,實(shí)現(xiàn)LLVM編譯器對(duì)NiosⅡ處理器后端的支持。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與GCC后端移植方法相比,基于LLVM快速后端移植方法大大減少了源代碼量及無(wú)需模仿已有的處理器,大大節(jié)省了后端移植時(shí)間。 其次本文研究并實(shí)現(xiàn)后端描述輔助系統(tǒng),以加快目標(biāo)處理器后端描述速度。針對(duì)LLVM后端移植架構(gòu)中存在大量繁雜且重復(fù)的文本TableGen描述,本文設(shè)計(jì)人性化、可視化的后端描述輔助系統(tǒng)。輸入少量目標(biāo)處理器后端信息,通過(guò)后端描述輔助系統(tǒng)快速生成相應(yīng)的TableGen描述文件。 最后本文以紙張計(jì)數(shù)系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn),鑒于紙張圖像處理的運(yùn)算量大和循環(huán)數(shù)目多的特點(diǎn),研究并實(shí)現(xiàn)LLVM編譯器循環(huán)優(yōu)化功能,并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)優(yōu)化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明經(jīng)過(guò)LLVM編譯器的循環(huán)優(yōu)化,紙張計(jì)數(shù)系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)處理速度提高了10.1%-14.6%。
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP368.1
【圖文】：

碩士學(xué)位論文第三章基于LLVM的Niosll處理器后端移植圖3一 1LLVM后端移植層次結(jié)構(gòu)圖從圖3一1可看出，虛線上部表示LLVM后端移植架構(gòu)提供的后端移植類接口，下部表示用戶端移植架構(gòu)類接口。LLVM后端移植工作主要由目標(biāo)靜態(tài)描述和動(dòng)態(tài)描述兩部分完成。目標(biāo)靜態(tài)描述使用幾bleGen描述目標(biāo)處理器后端寄存器、指令、調(diào)用約定等基本屬性。動(dòng)態(tài)描述使用C++類描述目標(biāo)處理器復(fù)雜或特殊操作。TableGen描述的目標(biāo)處理器體系結(jié)構(gòu)基本信息存放在以“.td”為后綴的文件中。LLVM后端移植架構(gòu)提供了描述目標(biāo)處理器體系結(jié)構(gòu)基本屬性的基類例如寄存器Register、指令I(lǐng)nstruetion等。在用戶端移植架構(gòu)中使用幾bleGen繼承并擴(kuò)展這些記錄，獲得目標(biāo)處理器相關(guān)屬性的幾bleGen描述。thlgen解析工具解析目標(biāo)處理器體系結(jié)構(gòu)的TableGen描述文件生成完整的C十十信息記錄。LLVM后端移植架構(gòu)中提供大量關(guān)于描述處理器復(fù)雜特征屬性的C++抽象基類，我們首先需要繼承并實(shí)現(xiàn)這些基類。由于大多數(shù)抽象基類不直接提供任何功能的代碼生成功能，只是包含目標(biāo)處理器特征及性能的選擇信息。這種方式可以使大量的實(shí)際算法和優(yōu)化過(guò)程與具體目標(biāo)無(wú)關(guān)，減少?gòu)?fù)雜特征屬性描述的工作量。只需實(shí)現(xiàn)指定的接口就可以獲得目標(biāo)處理器所需的特征屬性信息，這樣可以大大降低后端移植的復(fù)雜度。用C++代碼動(dòng)態(tài)補(bǔ)充TableGen不能描述的特殊或復(fù)雜的目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)特征

寄存器類數(shù)據(jù)表。然后從寄存器類表中提取寄存器類名將其存放在寄存器信息輸入模塊中的寄存器類中，供用戶選擇，提供人性化的輸入界面，減少用戶的負(fù)擔(dān)。圖4一3為寄存器類輸入模塊界面。纂勤私砷娜薰薰蘸羹…彝薰蘸薰薰薰馨鬢纂熟儡井i窖牽蟀率寄存器類信息輸入清委妻造募藏人工婿夏襯請(qǐng)戴補(bǔ)二認(rèn)奏至聰溺反工遭廂董贖萬(wàn)寄存器類名玩tRe:，星號(hào)必須鎮(zhèn)寫寄存器位寬5命名空間。:。:::寄存器編號(hào)~l子寄存器序列泣塾‘一以~一一~倆偏一琳~赫赫一贏一一粼圖4一3寄存器類信息輸入界面寄存器信息輸入模塊則根據(jù)已創(chuàng)建的寄存器類以及目標(biāo)處理器寄存器的特點(diǎn)，實(shí)例化對(duì)應(yīng)的寄存器類，得到目標(biāo)處理器具體寄存器的描述例如語(yǔ)句“ defGO:形<0，”GO”>，DwarfRegNum<[0]>;”。上面的語(yǔ)句定義了寄存器GO，它是整數(shù)寄存器，寄存器編號(hào)為0，寄存器內(nèi)部編號(hào)為0

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本文編號(hào)：2742563