DSP編譯器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為了提高特定應(yīng)用環(huán)境下的運(yùn)行速度，DSP增加了許多特殊的指令和功能單元，體系結(jié)構(gòu)越來(lái)越不規(guī)則。傳統(tǒng)的代碼生成算法是一種分治算法，沒有考慮指令和寄存器之間的約束關(guān)系，難以應(yīng)用在DSP編譯器中。必須為DSP編譯器發(fā)展出新的代碼生成算法，以適應(yīng)新的需求和挑戰(zhàn)。本文主要研究了DSP編譯器的若干關(guān)鍵技術(shù)，DSP編譯器的目標(biāo)機(jī)器平臺(tái)是浙江大學(xué)自主研發(fā)的媒體DSP——SPOCK。 編譯器前端包括詞法分析器、語(yǔ)法分析器和中間代碼生成器等。針對(duì)D

2、SP的體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，重新改造了LCC編譯器中記號(hào)、符號(hào)表、數(shù)據(jù)類型支持等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并使LCC前端能夠正確的處理計(jì)算溢出和數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等。 DSP的體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，擁有高級(jí)語(yǔ)言難以表述的諸多特性，代碼生成技術(shù)是編譯器最難、最復(fù)雜的技術(shù)之一，它從根本上決定了一個(gè)編譯器的效率和性能。代碼生成技術(shù)共分三個(gè)子問題：指令選擇、寄存器分配以及指令調(diào)度，傳統(tǒng)的分步優(yōu)化算法生成的目標(biāo)代碼往往是次優(yōu)代碼。本文研究了包括時(shí)間約束、資源約束和DSP體

3、系約束等特性，指出必須發(fā)展出同時(shí)考慮指令選擇、寄存器分配和指令調(diào)度的新算法，才有可能為DSP生成優(yōu)化的目標(biāo)代碼。 根據(jù)最優(yōu)化原理，提出調(diào)度DAG的概念，給出了同時(shí)考慮指令選擇和寄存器分配的代碼綜合生成算法。該代碼生成算法在指令生成過程中，充分考慮的指令和寄存器之間的約束，將代碼優(yōu)化生成的問題轉(zhuǎn)化為在調(diào)度DAG中尋找一條優(yōu)化路徑的問題。 在傳統(tǒng)的圖染色算法中，僅僅用物理寄存器個(gè)數(shù)——n表示寄存器堆的模型，這種簡(jiǎn)單的方式不足

4、以描述DSP寄存器的約束關(guān)系。提出了一個(gè)能夠描述這些約束關(guān)系的DSP寄存器模型，該模型將DSP的寄存器分成若干類，并定義了它們之間的相互約束量和優(yōu)先級(jí)別。傳統(tǒng)圖染色算法只能有效地為通用處理器分配寄存器，改進(jìn)了圖染色算法，將算法的應(yīng)用范圍延伸到DSP領(lǐng)域。提出了有向沖突圖的概念，有向邊的權(quán)值代表寄存器類之間的約束值，寄存器分配的過程就是對(duì)有向圖進(jìn)行簡(jiǎn)化、歸約的過程。給出判斷有向沖突圖節(jié)點(diǎn)染色性的精確判據(jù)，當(dāng)沖突圖中所有節(jié)點(diǎn)都不可染色，算法

5、就選擇一個(gè)優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)溢出到存儲(chǔ)器中。 中間語(yǔ)言反映源語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)，又和目標(biāo)體系相關(guān)，具有目標(biāo)語(yǔ)言的特性。中間語(yǔ)言對(duì)編譯器的結(jié)構(gòu)和功能影響很大，其形式是多方面考慮的折中。本文基于XML語(yǔ)言，擴(kuò)展了IBURG的樹文法。這種中間語(yǔ)言的好處就是簡(jiǎn)單明確，描述能力強(qiáng)，能方便地描述DSP體系結(jié)構(gòu)的特征。為DSP編譯器的重定位提供了一個(gè)良好的機(jī)制，簡(jiǎn)化了DSP編譯器充定位的難度。 LCC是一個(gè)重定位的通用處理器編譯器系統(tǒng)。采用LCC的前端，應(yīng)用