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面向TTA架构处理器的编译器技术的研究与实现

作　者: 刘壮丽
导　师: 郭炜
学　校: 天津大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 可配置处理器传输触发体系结构(TTA) 线性扫描算法全局寄存器分配编译器优化
分类号: TP332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 17次
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内容摘要

由于可配置的处理器可以针对某种特定应用进行指令集的裁制,在嵌入式系统设计中被越来越广泛地使用。本文介绍一种可配置可扩展的体系结构——传输触发体系结构(Transport Triggered Architecture, TTA),提出并实现了面向TTA处理器的编译器的后端优化设计。本文主要设计并实现了线性扫描算法在面向TTA处理器的编译器中寄存器分配的优化,此外还提出了如何将基于线性扫描的寄存器分配与指令调度的两大任务进行合作的一种新方法并进行了实现。目前,针对通用处理器的编译器已经能够生成非常高效的代码,但大多数编译技术都是以固定结构的通用处理器为前提。因此针对可配置处理器进行代码的优化是当前编译器设计的一个挑战,也是解决可配置处理器应用的一个艰巨而重要的任务。而编译器后端设计将是TTA处理器得以广泛应用的关键。本文将线性扫描算法用于面向TTA处理器的编译器的后端优化设计中,主要用于实现全局寄存器分配。这种算法的应用使得面向TTA处理器的编译器具有诸多优点,如所生成目标代码质量高,算法的时间和空间复杂度低,易于实现。在寄存器数目相同而有大量的变量竞争时这种算法的优势尤其明显。另外,本文还对基于线性扫描算法的一系列算法优化进行了深入研究和探索。指令调度是编译器后端设计的另一重大模块,它与寄存器分配的排序问题一直是影响编译器性能的关键因素,本文提出一种对基于线性扫描的寄存器分配和指令调度的合作优化的算法,通过在互相制约的寄存器和指令调度之间寻找一个平衡点来提高代码的质量,对提高面向TTA处理器的编译器整体效率做出了贡献。最后,本文对实验结果进行了分析与评估,并对工作进行了总结与未来展望。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 课题背景  7-8
  1.2 课题的研究内容  8-9
  1.3 论文结构  9-10
第二章 TTA 架构及其编译器的研究  10-23
  2.1 传输触发体系  10-13
    2.1.1 TTA 架构的操作模式和连接方式  10-11
    2.1.2 TTA 架构的指令格式  11-12
    2.1.3 TTA 架构的特点  12-13
  2.2 可配置可扩展处理器的相关编译器优化  13-20
    2.2.1 基本块和控制流分析  14-15
    2.2.2 数据流分析  15-17
    2.2.3 指令调度和数据依赖分析  17-19
    2.2.4 寄存器分配与指派  19-20
  2.3 TTA 处理器的编译器框架  20-23
第三章基于全局寄存器分配的优化算法  23-36
  3.1 相关工作  23
  3.2 线性扫描算法  23-27
    3.2.1 模型定义  24
    3.2.2 算法描述  24-25
    3.2.3 算法改进与实现  25-27
  3.3 算法优化  27-35
    3.3.1 溢出阶段的软件旁路  27-28
    3.3.2 生命周期洞的利用  28-32
    3.3.3 二次机会分配  32-34
    3.3.4 变量生命周期分裂  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章寄存器分配与指令调度的合作优化算法  36-47
  4.1 分析阶段排序的问题  36-38
  4.2 相关工作  38-39
  4.3 阶段排序对变量生命区间图的影响  39-41
  4.4 合作算法描述  41-42
  4.5 示例说明  42-46
  4.6 本章小结  46-47
第五章实验结果及分析  47-53
  5.1 线性扫描算法的实验结果  47-48
  5.2 对线性扫描算法优化后的实验结果  48-51
  5.3 寄存器分配和指令调度的合作的实验结果  51-52
  5.4 本章小结  52-53
第六章总结与展望  53-55
参考文献  55-59
发表论文和科研情况说明  59-60
致谢  60

面向TTA架构处理器的编译器技术的研究与实现

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