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面向VHDL算法级行为描述的程序语言编译方法研究

作　者: 毕美娜
导　师: 顾国昌
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: VHDL 词法分析 语法分析 编译
分类号: TP314
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 88次
引　用: 1次
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内容摘要


VHDL是描述数字系统的硬件描述语言,C是编写顺序语句程序的高级编程语言。由于C语言结构清晰,可扩充性强,因此将C语言描述的源代码编译为VHDL描述的代码,用具有顺序特征的C语句描述的算法表征具有并发特征的VHDL电路设计,可以大大缩短进行数字系统设计的时间,降低系统设计的复杂度。本文对面向VHDL的算法级行为描述的程序语言编译方法进行了深入的研究。提出了将CDFG作为中间表示的方法,然后对本文提出的方法进行了实验,对生成的VHDL代码进行了仿真实验,并对实验结果进行了分析。首先,简要介绍了VHDL,并分析了C与VHDL的区别,还阐述了基本的编译技术及其发展概况。给出了面向VHDL算法级行为描述的程序语言编译方法的整体设计方案。然后,详细阐述了本文提出的编译方法的具体编译过程。为了清楚的说明编译的过程,给出了一个循序渐进的阐述过程:先介绍了词法分析和语法分析部分,然后在词法分析的基础上给出了由抽象语法树到CDFG再到VHDL代码的转化过程。详细研究了基于抽象语法树生成CDFG的过程。最后,将C代码作为输入数据,应用本文的编译方法实现了从C代码到VHDL代码的编译,并对输出的VHDL代码在仿真软件中进行了硬件功能的仿真。实验表明,该编译方法能够有效地实现由C语言描述的源代码到VHDL代码的编译。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 本课题研究的意义概述  10-11
  1.2 编译程序的发展历程  11-12
  1.3 课题的主要研究内容  12
  1.4 本论文的组织结构  12-14
第2章 VHDL及相关技术  14-19
  2.1 VHDL语言简介  14-16
    2.1.1 VHDL概念及特点  14-15
    2.1.2 VHDL的能力范围  15-16
    2.1.3 VHDL的三种描述风格  16
    2.1.4 C与VHDL的语言的区别  16
  2.2 编译技术  16-18
    2.2.1 编译的作用  16
    2.2.2 编译步骤  16-17
    2.2.3 编译器中的主要数据结构  17-18
  2.3 本章小结  18-19
第3章 编译方法整体设计  19-23
  3.1 面向VHDL算法级行为描述的编译方法概述  19-20
  3.2 编译器前端  20-22
    3.2.1 词法分析  20-21
    3.2.2 语法分析  21-22
  3.3 编译器后端  22
    3.3.1 内部表示模型  22
    3.3.2 目标代码生成  22
  3.4 本章小结  22-23
第4章 从源程序到抽象语法树的转换  23-52
  4.1 词法分析  23-33
    4.1.1 词法分析程序的生成器flex++  24-25
    4.1.2 C语言中记号的正则表达式的结构  25-28
    4.1.3 数据结构的设计与实现  28-30
    4.1.4 词法分析程序的算法及其说明  30-33
  4.2 语法分析  33-49
    4.2.1 语法分析器的生成器bison  33-37
    4.2.2 C语言文法产生式的设计  37-41
    4.2.3 数据结构的设计与实现  41-45
    4.2.4 语法分析程序的算法及其说明  45-49
  4.3 抽象语法树AST  49-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章 基于AST生成目标代码  52-66
  5.1 编译器内部表示模型CDFG  52-60
    5.1.1 内部表示模型  52-53
    5.1.2 CDFG模型  53-60
  5.2 生成CDFG  60-63
    5.2.1 建立CDFG的数据结构  60-61
    5.2.2 基于抽象语法树生成CDFG总体算法  61-63
  5.3 基于CDFG生成VHDL代码  63-65
  5.4 本章小结  65-66
第6章 编译结果及验证  66-69
  6.1 验证流程  66
  6.2 C to VHDL的操作语句算法  66-67
  6.3 仿真验证  67-68
  6.4 本章小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-74
附录 编译结果  74-78
攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 编译程序、解释程序
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