動態(tài)翻譯和優(yōu)化若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、動態(tài)翻譯技術(shù)是一種即時編譯技術(shù)，它將針對源體系結(jié)構(gòu)編譯生成的源機(jī)器碼動態(tài)翻譯為可以在目的體系結(jié)構(gòu)上運(yùn)行的翻譯碼。動態(tài)優(yōu)化技術(shù)是指在軟件運(yùn)行時獲取動態(tài)信息并進(jìn)行代碼優(yōu)化的技術(shù)。動態(tài)翻譯及優(yōu)化技術(shù)在動態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)、動態(tài)二進(jìn)制優(yōu)化系統(tǒng)和高級語言虛擬機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用和研究。這些技術(shù)對遺產(chǎn)代碼移植、硬件設(shè)計、程序性能提高、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、系統(tǒng)安全、并行編程模型等方面都有重要的意義。動態(tài)翻譯及優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代編譯技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。

2、本論文著重研究提高動態(tài)翻譯和優(yōu)化系統(tǒng)性能的一系列技術(shù)。首先，本文在深入探討了動態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)中影響性能的主要因素的基礎(chǔ)上，提出了注解信息制導(dǎo)的翻譯及優(yōu)化方法，來結(jié)合傳統(tǒng)編譯器和動態(tài)二進(jìn)制翻譯和優(yōu)化系統(tǒng)以提高二進(jìn)制代碼在計算機(jī)系統(tǒng)上的運(yùn)行性能。然后，本文針對源體系結(jié)構(gòu)中的SMD指令集，分析了翻譯SIMD指令集的技術(shù)難點(diǎn)，并提出了翻譯SMD指令的優(yōu)化翻譯方法。再后，本文轉(zhuǎn)向?qū)討B(tài)翻譯實用程序的研究，并針對模塊化實用桌面程序中的“熱”模塊頻

3、繁裝卸載問題提出了模塊翻譯復(fù)用方法，以降低反復(fù)翻譯“熱”模塊引起的開銷。最后，本文研究了高性能計算領(lǐng)域中Java程序內(nèi)的數(shù)組邊界檢查問題，提出了利用自適應(yīng)動態(tài)翻譯方法來優(yōu)化外提循環(huán)內(nèi)的數(shù)組邊界檢查。 本文的貢獻(xiàn)在于： 1．本文在比較分析動態(tài)二進(jìn)制翻譯生成的翻譯碼性能偏低原因的基礎(chǔ)上，指出傳統(tǒng)編譯器在生成二進(jìn)制代碼的同時需要生成注解信息來指導(dǎo)該二進(jìn)制代碼的動態(tài)翻譯及優(yōu)化。本文給出了注解信息制導(dǎo)的動態(tài)二進(jìn)制翻譯及優(yōu)化的整體框

4、架，以及一種可擴(kuò)展的注解信息參考格式。 2．本文提出的SMD數(shù)據(jù)類型分析算法可以在Itanium體系結(jié)構(gòu)上高效地模擬IA-32SIMD指令。該算法利用三個Itanium浮點(diǎn)寄存器和兩個namum整數(shù)寄存器來映射一個)XMM寄存器，并有效地解決這些映射寄存器之間的數(shù)據(jù)同步問題。該算法可以被擴(kuò)展使用于任何多映射寄存器之間數(shù)據(jù)同步的場合。 3．本文提出了針對SIMD指令翻譯的一系列優(yōu)化方法，以進(jìn)一步提高Smm代碼的翻譯質(zhì)量。本

5、文對SIMD指令優(yōu)化翻譯設(shè)計了三個算法：SIMD數(shù)據(jù)類型重分配算法，翻譯時塊間類型沖突消除算法及運(yùn)行時塊間類型沖突消除算法。它們通過消除塊間類型沖突和降低翻譯碼塊的執(zhí)行代價來進(jìn)一步提高翻譯碼的性能。 4．本文提出了一種針對可裝載軟件模塊的翻譯重用引擎和內(nèi)存管理機(jī)制以提高實用桌面程序的整體運(yùn)行性能。實用桌面程序的動態(tài)翻譯開銷遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CPU2000標(biāo)準(zhǔn)程序。一部分實用桌面程序的一次運(yùn)行通常多次裝載卸載軟件模塊，且被多次反復(fù)裝載與卸載

6、的軟件模塊通常集中在一部分“熱”軟件模塊。對這些軟件模塊的反復(fù)翻譯非常費(fèi)時，同時反復(fù)的翻譯會帶來大量的內(nèi)存浪費(fèi)。針對可裝載軟件模塊的翻譯重用引擎和內(nèi)存管理機(jī)制解決了這些問題。 5．本文利用自適應(yīng)動態(tài)翻譯方法解決了高性能計算中Java程序內(nèi)的數(shù)組邊界檢查的循環(huán)外提問題。在高性能計算領(lǐng)域程序通常使用大量數(shù)組進(jìn)行計算，而在Java語言中數(shù)組操作會引起數(shù)組邊界檢查。消除數(shù)組邊界檢查的一種有效手段為邊界檢查循環(huán)外提?，F(xiàn)有的邊界檢查循環(huán)外提