寄存器分配是編譯器后端一個(gè)十分重要的階段。寄存器分配的有效性直接影響著編譯器的優(yōu)化效果和處理器性能的發(fā)揮。隨著計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展,為了支持多核多線程、異步訪存以及減少寄存器件讀寫端口,出現(xiàn)了一類相連多寄存器組結(jié)構(gòu)的處理器。在這類處理器上分配好寄存器是對(duì)編譯器的一大挑戰(zhàn)。本文對(duì)相連多寄存器組體系結(jié)構(gòu)上的寄存器分配關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。本文的主要貢獻(xiàn)如下: 1.提出了一種相連多寄存器組結(jié)構(gòu)上的寄存器分配方法。傳統(tǒng)通用處理器的寄存器組之間相互獨(dú)立,各自存放不同類型數(shù)據(jù),指令的操作數(shù)只能來自唯一一個(gè)寄存器組。在這種獨(dú)立寄存器組結(jié)構(gòu)上只須分別對(duì)每個(gè)寄存器組使用目前流行的Chaitin方法即可。但在相連寄存器組結(jié)構(gòu)的處理器上,各寄存器組字長(zhǎng)相同并有數(shù)據(jù)通路相連,能存放相同的數(shù)據(jù),指令的操作數(shù)可來自多個(gè)寄存器組。出現(xiàn)了需要確定變量的寄存器組屬性及解決寄存器組沖突的新問題,使得Chaitin方法不再直接適用。我們通過提出寄存器組劃分圖的概念以及對(duì)它相應(yīng)的建立、化簡(jiǎn)和分裂方法,解決了上述問題。 2.提出了三種雙操作數(shù)沖突解決技術(shù)。為了減少寄存器堆的讀寫端口個(gè)數(shù),進(jìn)而提高寄存器的訪問速度,有的處理器要求所有二元操作指令的兩個(gè)源操作數(shù)必須來自不同的寄存器組。隨之出現(xiàn)的新問題是,我們既要為變量指派寄存器組,又要為其分配寄存器,兩者之間互相影響。我們提出了沖突圖概念,并把這種雙操作數(shù)沖突約束下的寄存器分配問題分解為二個(gè)子問題:組指派子問題和寄存器分配子問題。前者通過對(duì)沖突圖2-著色解決,后者通過對(duì)干涉圖K-著色解決。根據(jù)解決這二個(gè)子問題的次序,提出了三種方法:先于寄存器分配的組指派、后于寄存器分配的組指派、結(jié)合式寄存器分配與組指派。 3.提出了一種復(fù)寫合并與活躍區(qū)域分裂相結(jié)合的寄存器分配方法。Chaitin方法的一個(gè)缺陷是溢出一個(gè)活躍區(qū)域時(shí)會(huì)全程溢出,代價(jià)較大。我們的方法是事先把活躍區(qū)域分裂成多個(gè)碎片,然后依賴復(fù)寫合并激進(jìn)地合并碎片。如果合并后的活躍區(qū)域出現(xiàn)分配失敗,就按原來的裂痕進(jìn)行反合并。由此我們獲得了一種在溢出全部活躍區(qū)域、溢出部分活躍區(qū)域、用拷貝指令換取溢出之間做出更好選擇的能力。 4.為開放源碼編譯器ORC增添了新的基礎(chǔ)設(shè)施。ORC被國(guó)內(nèi)外多所著名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)采用,做為其研究平臺(tái)。我們?cè)贠RC中實(shí)現(xiàn)了多種圖著色寄存器分配方法以及ORC后端的SSA表示。例如Chaitin方法、Briggs樂觀式著色方法、George迭代式合并方法和我們提出的新方法。與ORC原有方法相比,我們?cè)?53.perlbmk、186.crafty上分別取得了3.4%和13.3%的性能加速比。圖著色寄存器分配和SSA表示是編譯研究中二個(gè)重要的基礎(chǔ)設(shè)施,我們的實(shí)現(xiàn)為ORC平臺(tái)添加了新的資源。 上面提到的前兩點(diǎn)在ORC/IXP編譯器中實(shí)現(xiàn),第三點(diǎn)在ORC/龍芯MIPS編譯器中實(shí)現(xiàn)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（計(jì)算技術(shù)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2005
【中圖分類】：TP333

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 余之航;IXP網(wǎng)絡(luò)處理器寄存器分配的關(guān)鍵技術(shù)[D];上海交通大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2819264