魂芯DSP編譯設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、近年來，隨著國家自主設(shè)計(jì)芯片的能力的增強(qiáng)，涌現(xiàn)了一批成熟的產(chǎn)品級處理器芯片，主要有中科院計(jì)算所研制的龍芯、江南計(jì)算所研制的申威、國防科大研制的銀河飛騰、北大眾志、蘇州國芯、杭州中天、華東電子工程研究所的魂芯等。為了突破市場，圍繞自主芯片構(gòu)建完善的“硬件平臺-基礎(chǔ)軟件-應(yīng)用”的生態(tài)系統(tǒng)成為研發(fā)工作的重要任務(wù)。其中，編譯系統(tǒng)在該生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)至關(guān)重要的地位。論文以基于自主設(shè)計(jì)的魂芯DSP處理器構(gòu)建優(yōu)化編譯器作為研究課題，主要研究工作如下。<

2、br>　　(1)論文綜合對比主流開源編譯基礎(chǔ)設(shè)施Open64、GCC、LLVM的重定向機(jī)制、優(yōu)化技術(shù)，總結(jié)了基于開源編譯基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行編譯開發(fā)的選型標(biāo)準(zhǔn)，并闡述了移植開源基礎(chǔ)設(shè)施到魂芯DSP硬件平臺的關(guān)鍵技術(shù)。
　　(2)針對魂芯DSP分塊內(nèi)存的特點(diǎn)，創(chuàng)新地提出對程序中的存儲訪問構(gòu)建關(guān)于變量的沖突圖，針對分塊內(nèi)存進(jìn)行存儲塊分配，優(yōu)化數(shù)據(jù)在分塊內(nèi)存的分布，使得編譯器生成的代碼可以最大程度地挖掘程序中數(shù)據(jù)訪問的并行性;考慮了分塊內(nèi)存、傳

3、參規(guī)則、向量化指令以及指令本身的固有特性等多個因素設(shè)計(jì)了面向數(shù)據(jù)并行的優(yōu)化分簇算法，有效地解決了面向高數(shù)據(jù)并行領(lǐng)域分簇結(jié)構(gòu)處理器的并行性挖掘。
　　(3)魂芯DSP體系結(jié)構(gòu)的主要特性是向量化體系結(jié)構(gòu)，包括訪存向量化和計(jì)算向量化。提出針對循環(huán)采取基于依賴分析的向量化方法以及對未成功向量化的循環(huán)基本塊和其它基本塊采取超字級并行性(SLP)技術(shù)相結(jié)合的向量化框架。
　　(4)針對魂芯DSP分簇結(jié)構(gòu)、支持SIMD、VLIW的體系結(jié)構(gòu)

4、特點(diǎn)研究模調(diào)度框架的實(shí)現(xiàn)方法。介紹了零開銷循環(huán)識別和轉(zhuǎn)換方法;論述了分簇結(jié)構(gòu)、支持SIMD、VLIW體系結(jié)構(gòu)的機(jī)器資源描述方法;研究了模調(diào)度與循環(huán)展開的關(guān)系;提出了模變量擴(kuò)展的算法框架;描述了基于推測執(zhí)行的代碼生成模式。
　　(5)針對魂芯DSP先進(jìn)的謂詞機(jī)制，提出了高效的編譯實(shí)現(xiàn)框架。對比分析了魂芯DSP兩種謂詞形式，給出其各自的優(yōu)勢所在以及各自的適用范圍。深入研究了兩種謂詞形式的特性以及編譯支持方法。創(chuàng)新地提出基于循環(huán)展開的分