本文關(guān)鍵詞：MIPS處理器目標代碼生成實現(xiàn)和相關(guān)優(yōu)化技術(shù)的研究

  更多相關(guān)文章： MIPS處理器 LCC 代碼生成器 匯編器 代碼優(yōu)化

【摘要】：MIPS的意思是Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages，即無內(nèi)部互鎖流水級的微處理器，它是世界上很流行的一種RISC處理器。與CISC相比，RISC的設計周期更短，設計也更簡單，且可以利用更多的先進技術(shù)來開發(fā)更高效的下一代處理器。 MIPS本身并不具備自舉開發(fā)能力，必須有交叉編譯和調(diào)試開發(fā)環(huán)境才能進行開發(fā)。另外，由于嵌入式系統(tǒng)的特殊產(chǎn)品特征要求應用軟件具有低功耗、執(zhí)行速度快、占用空間小等特點，這不僅要求設計人員高效合理的設計應用程序，同時也要求嵌入式系統(tǒng)編譯器能夠進行足夠多的優(yōu)化。其次，多種多樣的MIPS處理器對編譯器的可重定向性提出了一定的要求，以便能快速支持新的處理器平臺上的軟件開發(fā)。 本文以面向32位MIPS處理器的LCC后端移植和優(yōu)化為主線，詳細分析了LCC的整體結(jié)構(gòu)和MIPS體系結(jié)構(gòu)的特點。按照嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特殊要求對面向32位MIPS處理器子集的代碼生成器進行改進，實現(xiàn)了MIPS匯編器并針對匯編代碼的優(yōu)化進行了研究。 本文的主要工作有： （1）深入調(diào)研目前主流的可重定向編譯器，，選擇LCC編譯器作為研究對象； （2）對基于LCC面向MIPS的機器描述文件進行修改，以滿足32位MIPS處理器子集指令的要求；并利用LBURG工具構(gòu)建代碼生成器，以便生成MIPS匯編語言程序； （3）分析典型的一遍掃描匯編器，設計并實現(xiàn)一個兩遍掃描匯編器，將MIPS匯編語言程序翻譯成機器語言程序； （4）分析并總結(jié)編譯階段已有的優(yōu)化策略和具體實施方法，設計出針對MIPS匯編程序的優(yōu)化方案； （5）研究32位三級流水線MIPS處理器，并通過ISE模擬運行該MIPS處理器。 最后利用PCSPIM和ISE自帶的仿真軟件ISim(ISE Simulator)分別對改進的代碼生成器、實現(xiàn)的匯編器進行功能測試和驗證。測試和驗證結(jié)果顯示代碼生成器和匯編器符合設計目標。
【關(guān)鍵詞】：MIPS處理器 LCC 代碼生成器 匯編器 代碼優(yōu)化
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP332
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 GCC14
• 1.2.2 SPAM14
• 1.2.3 TRIMARAN14-15
• 1.2.4 LCC15-16
• 1.3 編譯器結(jié)構(gòu)簡介16-19
• 1.3.1 詞法分析器和語法分析器的自動生成17-18
• 1.3.2 語義分析器的自動生成18
• 1.3.3 代碼生成器的自動生成18-19
• 1.4 本文的主要內(nèi)容和貢獻19
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)19-21
• 第二章 BURS 自動生成技術(shù)21-35
• 2.1 相關(guān)技術(shù)概述21-22
• 2.2 BURS 模型22-32
• 2.2.1 BURS 自動機24-25
• 2.2.2 正規(guī)形25
• 2.2.3 BURS 自動機生成算法25-32
• 2.3 BURS 工具32-34
• 2.3.1 BURS 實現(xiàn)面臨的問題32
• 2.3.2 LBURG 和 LBURG 規(guī)范32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 32 位 MIPS 處理器代碼生成器的設計與實現(xiàn)35-57
• 3.1 32 位 MIPS 體系結(jié)構(gòu)35-38
• 3.2 終結(jié)符和非終結(jié)符38-43
• 3.2.1 非終結(jié)符38-39
• 3.2.2 終結(jié)符39-43
• 3.3 指令選擇43-51
• 3.3.1 規(guī)則的編寫準則43-44
• 3.3.2 棧幀的結(jié)構(gòu)44
• 3.3.3 葉節(jié)點44-47
• 3.3.4 規(guī)則轉(zhuǎn)換47-51
• 3.4 函數(shù)實現(xiàn)51-55
• 3.5 數(shù)據(jù)定義55
• 3.6 塊的復制55-56
• 3.7 本章小結(jié)56-57
• 第四章 32 位 MIPS 處理器匯編器的設計和實現(xiàn)57-66
• 4.1 MIPS 匯編語言和機器編碼57-58
• 4.2 目標代碼和中間文件的格式58-59
• 4.3 典型匯編器的設計59-60
• 4.4 本文匯編器的設計60-62
• 4.5 匯編器的實現(xiàn)62-65
• 4.5.1 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)62-63
• 4.5.2 具體實現(xiàn)63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第五章 優(yōu)化器的設計66-76
• 5.1 優(yōu)化器的總體邏輯結(jié)構(gòu)66-67
• 5.2 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)67-68
• 5.3 優(yōu)化器的工作原理68-75
• 5.3.1 讀入?yún)R編源程序68
• 5.3.2 劃分基本塊68-69
• 5.3.3 數(shù)據(jù)流分析、創(chuàng)建 Du-鏈和 Ud-鏈69-72
• 5.3.4 代碼優(yōu)化72-74
• 5.3.5 輸出優(yōu)化后的匯編程序74-75
• 5.4 關(guān)鍵模塊的設計75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第六章 測試和驗證76-84
• 6.1 C 源代碼示例76
• 6.2 代碼生成器生成的匯編語言代碼76-78
• 6.3 匯編器生成的機器語言代碼78
• 6.4 仿真結(jié)果78-83
• 6.4.1 MIPS 軟核簡介78-80
• 6.4.2 仿真結(jié)果80-83
• 6.5 本章小結(jié)83-84
• 第七章 總結(jié)和展望84-85
• 7.1 總結(jié)84
• 7.2 展望84-85
• 參考文獻85-91
• 致謝91-92
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文92

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本文編號：632676