【摘要】： 為了提高特定應(yīng)用環(huán)境下的運行速度，DSP增加了許多特殊的指令和功能單元，體系結(jié)構(gòu)越來越不規(guī)則。傳統(tǒng)的代碼生成算法是一種分治算法，沒有考慮指令和寄存器之間的約束關(guān)系，難以應(yīng)用在DSP編譯器中。必須為DSP編譯器發(fā)展出新的代碼生成算法，以適應(yīng)新的需求和挑戰(zhàn)。本文主要研究了DSP編譯器的若干關(guān)鍵技術(shù)，DSP編譯器的目標(biāo)機(jī)器平臺是浙江大學(xué)自主研發(fā)的媒體DSP——SPOCK。 編譯器前端包括詞法分析器、語法分析器和中間代碼生成器等。針對DSP的體系結(jié)構(gòu)特點，重新改造了LCC編譯器中記號、符號表、數(shù)據(jù)類型支持等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并使LCC前端能夠正確的處理計算溢出和數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等。 DSP的體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，擁有高級語言難以表述的諸多特性，代碼生成技術(shù)是編譯器最難、最復(fù)雜的技術(shù)之一，它從根本上決定了一個編譯器的效率和性能。代碼生成技術(shù)共分三個子問題：指令選擇、寄存器分配以及指令調(diào)度，傳統(tǒng)的分步優(yōu)化算法生成的目標(biāo)代碼往往是次優(yōu)代碼。本文研究了包括時間約束、資源約束和DSP體系約束等特性，指出必須發(fā)展出同時考慮指令選擇、寄存器分配和指令調(diào)度的新算法，才有可能為DSP生成優(yōu)化的目標(biāo)代碼。 根據(jù)最優(yōu)化原理，提出調(diào)度DAG的概念，給出了同時考慮指令選擇和寄存器分配的代碼綜合生成算法。該代碼生成算法在指令生成過程中，充分考慮的指令和寄存器之間的約束，將代碼優(yōu)化生成的問題轉(zhuǎn)化為在調(diào)度DAG中尋找一條優(yōu)化路徑的問題。 在傳統(tǒng)的圖染色算法中，僅僅用物理寄存器個數(shù)——n表示寄存器堆的模型，這種簡單的方式不足以描述DSP寄存器的約束關(guān)系。提出了一個能夠描述這些約束關(guān)系的DSP寄存器模型，該模型將DSP的寄存器分成若干類，并定義了它們之間的相互約束量和優(yōu)先級別。傳統(tǒng)圖染色算法只能有效地為通用處理器分配寄存器，改進(jìn)了圖染色算法，將算法的應(yīng)用范圍延伸到DSP領(lǐng)域。提出了有向沖突圖的概念，有向邊的權(quán)值代表寄存器類之間的約束值，寄存器分配的過程就是對有向圖進(jìn)行簡化、歸約的過程。給出判斷有向沖突圖節(jié)點染色性的精確判據(jù)，當(dāng)沖突圖中所有節(jié)點都不可染色，算法就選擇一個優(yōu)化的節(jié)點溢出到存儲器中。 中間語言反映源語言的結(jié)構(gòu)，又和目標(biāo)體系相關(guān)，具有目標(biāo)語言的特性。中間語言對編譯器的結(jié)構(gòu)和功能影響很大，其形式是多方面考慮的折中。本文基于XML語言，擴(kuò)展了IBURG的樹文法。這種中間語言的好處就是簡單明確，描述能力強(qiáng)，能方便地描述DSP體系結(jié)構(gòu)的特征。為DSP編譯器的重定位提供了一個良好的機(jī)制，簡化了DSP編譯器充定位的難度。 LCC是一個重定位的通用處理器編譯器系統(tǒng)。采用LCC的前端，應(yīng)用綜合代碼生成算法和改進(jìn)圖染色寄存器分配算法，重寫了編譯器后端，構(gòu)成了一個DSP編譯器。試驗證明，該DSP編譯器能較好的利用DSP特性，提高了代碼生成質(zhì)量，降低了寄存器溢出的概率。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TP368.12
【圖文】：

DsP(digi回sin即 alprocessor， nsP)是一種獨特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，DSP主要用在計算密集型的領(lǐng)域，加密解密、調(diào)制解調(diào)、音視頻編解碼等。具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和較高的運行速度。一個典型的DSP系統(tǒng)如圖1一1所示。rrrl卜」 」 lll‘，J一」」l]]]L日 日DSPDAC圖1一 1DSP系統(tǒng)模型DSP通常采用哈佛結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)總線和地址總線分開，使程序和數(shù)據(jù)分別存儲在兩個分開的空間，允許取指令和執(zhí)行指令完全重疊，在執(zhí)行上一條指令的同時就可取出下一條指令，并進(jìn)行譯碼，這大大的提高了微處理器的速度。另外還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間進(jìn)行傳輸，增加了器件的靈活性I’，2]。 CCCPUUUUU指令控制器器器數(shù)據(jù)存儲器器圖l一2哈佛結(jié)構(gòu)DSP不僅具有可編程性，而且實時運行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序

(GeneralPronoseProeessor， Gpp)相比，DSP的結(jié)構(gòu)特殊，運算能力強(qiáng);和專用指令處理器 (ApplieationspeeifieIniegatedCireuit，AsIP)相比，Dsp具有可編程性。如圖1一23所示，從GPP、DSP到ASIP，針對特定應(yīng)用的性能越來越強(qiáng)，但是靈活度越來越小。隨著制造工藝的進(jìn)步和自動設(shè)計工具的發(fā)展，DSP的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用也日趨復(fù)雜起來。DSP應(yīng)用程序的開發(fā)方式也從手工編寫匯編語言逐漸過度到使用高級語言編譯器。本文在以下幾個方面展開了有價值的探索研究:通用處理器CPP應(yīng)用DSP應(yīng)用ASIP應(yīng)用圖1一 23GPP、DSP、ASIP的應(yīng)用特點1.DSP代碼生成算法和GPP編譯器相比，DSP編譯器必須能夠充分為硬件優(yōu)化，生成更緊湊、高效的代碼，本文針對DSP編譯器的若干關(guān)鍵技術(shù)展開研究。處理器的寄存器模型是編譯器目標(biāo)優(yōu)化的基礎(chǔ)

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文_圖3一8從節(jié)點N，和節(jié)點Nj的路徑3.5.2資源約束在處理器中，存在著大量的功能單元，例如功能單元ALU能應(yīng)用于加法(ADD)、減法(SuB)等指令，功能單元MAc應(yīng)用于乘加指令等等，當(dāng)功能單元被某條指令所占用，其他指令就必須存儲在延時槽等待，這種具有獨占性的功能單元是處理器中的稀缺資源，稱為功能資源 (FunctionalResouree)。處理器的每一條指令都對一個功能單元，設(shè)函數(shù)p:S分F表示指令S與功能資源F的對應(yīng)關(guān)系

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 張曉東;基于IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的控制工程多語言編譯器[D];浙江大學(xué);2011年

2 譚宇;基于DSP的電磁激勵式疲勞壽命測試系統(tǒng)的研究[D];吉林大學(xué);2010年

3 張健;汽車電子控制器快速開發(fā)系統(tǒng)研究[D];重慶交通大學(xué);2010年

本文編號：2768889