發(fā)布時間：2018-10-13 16:58

【摘要】：隨著數(shù)字處理芯片(Digital Signal Processor,DSP)在航空、航天、雷達、聲納、通信以及家用電器等各個領(lǐng)域的應(yīng)用,DSP設(shè)計技術(shù)得到業(yè)界廣泛關(guān)注。在過去十多年里,國內(nèi)DSP設(shè)計技術(shù)發(fā)展迅速,而近年來業(yè)界對自主知識產(chǎn)權(quán)DSP設(shè)計技術(shù)需要尤為迫切。MXXXX DSP是由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的DSP,面向高性能計算、無線通信以及視頻圖像處理等應(yīng)用領(lǐng)域[1]。MXXXX DSP的體系結(jié)構(gòu)和指令集具有自主知識產(chǎn)權(quán),因此為了支持其應(yīng)用推廣,必須為其開發(fā)一套完整的軟件工具鏈系統(tǒng)。軟件工具鏈中最重要的就是編譯器,編譯器的性能直接影響著處理器特別是VLIW體系結(jié)構(gòu)處理器性能的發(fā)揮,因此針對MXXXX DSP體系結(jié)構(gòu)研發(fā)一款支持其體系結(jié)構(gòu)、指令集,并能夠充分發(fā)揮其性能的編譯器非常必要。課題組基于GCC平臺開發(fā)MXXXX DSP編譯器。本文基于MXXXX DSP的特點,為提高編譯器的編譯性能,主要做了以下工作:1.設(shè)計并實現(xiàn)了32位字符及字符串的支持方法:MXXXX DSP專注于高性能數(shù)字信號處理,對于單字節(jié)和雙字節(jié)類型的數(shù)據(jù)使用較少,未提供單字節(jié)和雙字節(jié)的訪存指令。針對這個問題,論文在MXXXX DSP編譯器中設(shè)計并實現(xiàn)了32位字符及字符串的支持方法,在不降低性能的情況下提供了對低位寬的數(shù)據(jù)支持。2.提出并實現(xiàn)了平行運算單元的管理分配算法:MXXXX DSP為了提高程序的執(zhí)行效率,采用了多運算單元并發(fā)執(zhí)行。GCC只支持通過操作數(shù)類型來選擇運算單元,因此無法實現(xiàn)指令在平行單元上的合理分配。針對這個問題,論文設(shè)計并實現(xiàn)了了平行運算單元的管理分配算法,有效地解決了指令間在平行功能單元上分配的問題,提高了MXXXX DSP程序執(zhí)行效率。3.設(shè)計并實現(xiàn)了基于循環(huán)的延遲槽調(diào)度算法:MXXXX DSP支持指令流水執(zhí)行。由于MXXXX DSP的跳轉(zhuǎn)指令有6個時鐘周期的延時,循環(huán)指令在流水執(zhí)行時,跳轉(zhuǎn)指令的延遲槽填充問題成為影響循環(huán)程序執(zhí)行效率的重要因素。本文針對該問題,結(jié)合MXXXX DSP的指令集特點,提出了基于循環(huán)的延遲槽調(diào)度算法。從而實現(xiàn)了對分支跳轉(zhuǎn)延遲槽的有效填充,顯著提高了循環(huán)程序的執(zhí)行效率。
[Abstract]:With the application of digital processing chip (Digital Signal Processor,DSP) in aviation, aerospace, radar, sonar, communication and household appliances, DSP design technology has been widely concerned. In the past ten years, the DSP design technology has developed rapidly in China. In recent years, the DSP design technology of independent intellectual property is especially urgent for. MXXXX DSP, which is developed by the National University of National Defense Science and Technology, which is DSP, with independent intellectual property for high-performance computing. The architecture and instruction set of. MXXXX DSP in wireless communication and video image processing have their own intellectual property rights. In order to support its application and popularization, we must develop a complete software tool chain system for it. The most important thing in the software tool chain is the compiler. The performance of the compiler directly affects the performance of the processor, especially the VLIW architecture processor. Therefore, a instruction set is developed to support the architecture of the MXXXX DSP architecture. And the ability to give full play to its performance of the compiler is very necessary. We develop a MXXXX DSP compiler based on GCC platform. This paper based on the characteristics of MXXXX DSP, in order to improve compiler compilation performance, mainly do the following work: 1. The supporting method of 32-bit characters and strings is designed and implemented.: MXXXX DSP focuses on high performance digital signal processing. It uses less single-byte and double-byte data, and does not provide single-byte and double-byte memory access instructions. In order to solve this problem, this paper designs and implements a 32-bit character and string support method in MXXXX DSP compiler. In order to improve the efficiency of program execution, a management and allocation algorithm for parallel computing units (: MXXXX DSP) is proposed and implemented. In order to improve the efficiency of program execution, multi-unit concurrent execution is adopted. GCC only supports the selection of operation units by optograph type. Therefore, the reasonable distribution of instructions on parallel units cannot be realized. In order to solve this problem, this paper designs and implements a management and allocation algorithm for parallel computing units, which effectively solves the problem of assignment between instructions on parallel functional units and improves the efficiency of MXXXX DSP program execution. A cyclic delay slot scheduling algorithm (: MXXXX DSP) is designed and implemented to support instruction pipeline execution. Due to the delay of six clock cycles in the jump instruction of MXXXX DSP, the delay slot filling problem becomes an important factor to affect the efficiency of loop program execution when the loop instruction is executed in pipelining. Considering the characteristics of MXXXX DSP instruction set, a cyclic delay slot scheduling algorithm is proposed in this paper. Thus, the effective filling of the branch hopping delay slot is realized, and the execution efficiency of the loop program is improved significantly.
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP314

【參考文獻】

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本文編號：2269315