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嵌入式MSDCC异构多核编译器研究

作　者: 金旭球
导　师: 陈清华
学　校: 南京理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式系统 嵌入式多核 编译器 程序多核并行化 MSDCC 编译优化 窥孔优化
分类号: TP314
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


嵌入式系统的应用日益普及,目前已经呈普适发展的前景。同时人们对嵌入式系统的功能需求,也日益向更快的速度、更低的能耗、更强的数据处理能力等方向发展。满足不断增长的运算能力需求,多核设计对嵌入式系统,是必定的发展趋势。得益于高性能领域并行处理器的优点,借鉴并移植大量已有的并行编译技术到特定的多核嵌入式系统,使嵌入式多核编译技术迅速发展。一方面嵌入式系统尺寸、外形、功耗、功能等都受限于应用对象,计算能力和数据存储能力等受限于其硬件结构的特殊的计算机系统,对于其多核编译系统不可能有一个标准化的设计。另一方面与人的思维习惯相关,程序员编写直接在多核上执行程序远比单核程序难度要高,将其使用多核编译程序进行编译转为多核代码,也方便利用大量现在的代码,被认为是一种有效的解决方法。本文基于开放源码的小型C编译系统SDCC,设计一个多核嵌入式编译器MSDCC。并对MSDCC的工作原理,及其核心模块存储器管理模块和中断管理模块的设计与优化展开讨论。存储器管理模块采用集群思想,在各核心间进行任务管理和负载均衡管理。中断管理模块在原SDCC基础上加入核间中断管理,使得各处理器核协调同步工作。对中间代码的优化可以进一步提高多核并行化后的代码。本文基于GCC和SDCC等编译系统中常用的窥孔优化技术,设计对中间代码进行优化,对矩阵加法、辛普森、快速傅里叶变换计算等三种工业上常用的计算方法进行优化。形成一个提高嵌入式多核程序执行效率的解决方案,并根据给出的解决方案设计MSDCC系统。最后,使用矩阵加法、辛普森问题、快速傅里叶等算法对本文方案进行分析和测评,通过实验测评,证实在嵌入式多核编译可以有效提高程序在嵌入式系统的执行效率。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题来源  8-9
  1.2 嵌入式多核编译技术的研究现状  9-11
  1.3 研究意义及主要内容结构  11-13
2 嵌入式系统编译技术概述  13-19
  2.1 嵌入式系统概述  13-14
  2.2 编译技术概述  14-17
    2.2.1 编译技术  14-16
    2.2.2 多核编译  16-17
  2.3 嵌入式系统编译原理  17-18
  2.4 本章小结  18-19
3 嵌入式多核编译实现技术  19-29
  3.1 多核实现基本理论  19-20
  3.2 依赖关系  20-24
    3.2.1 依赖关系概念  20
    3.2.2 依赖关系分析  20-22
    3.2.3 循环中的依赖关系  22-24
  3.3 循环变换技术  24-28
    3.3.1 循环变换技术概述  24-25
    3.3.2 循环变换技术分析  25-28
  3.4 本章小结  28-29
4 MSDCC设计与实现  29-41
  4.1 MSDCC工作原理  29-30
    4.1.1 MSDCC简介  29
    4.1.2 MSDCC存储器管理  29-30
    4.1.3 MSDCC内嵌汇编设计  30
    4.1.4 MSDCC中C和RogueWaveC++库的移植  30
  4.2 MSDCC编译  30-35
    4.2.1 程序多核并行化模块  31-34
    4.2.2 词法、语法分析模块  34
    4.2.3 生成中间代码  34-35
    4.2.4 代码优化  35
    4.2.5 代码生成  35
  4.3 MSDCC编译举例  35-38
    4.3.1 文件的处理与命令选项  35-36
    4.3.2 命令行选项  36-38
    4.3.3 MSDCC编译示例  38
  4.4 MSDCC测试与调试  38-40
    4.4.1 调试器工作原理  38-39
    4.4.2 调试命令选项与举例  39-40
  4.5 本章小结  40-41
5 MSDCC核心模块与优化  41-66
  5.1 MSDCC实现  41-45
    5.1.1 MSDCC存储器管理模块的实现  41-42
    5.1.2 MSDCC中断管理模块的实现  42-45
  5.2 MSDCC优化模块的设计与实现  45-52
    5.2.1 优化方法  45-48
    5.2.2 多核并行优化方式  48-49
    5.2.3 窥孔优化多核并行中间代码  49-52
  5.3 MSDCC性能分析与评测  52-65
    5.3.1 MSDCC示例程序性能分析  52-63
    5.3.2 MSDCC示例程序性能评测  63-65
  5.4 本章小结  65-66
6 结束语  66-68
  6.1 总结  66-67
  6.2 进一步的工作  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-71

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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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