DSP編譯器關鍵技術研究.pdf

1、為了提高特定應用環(huán)境下的運行速度，DSP增加了許多特殊的指令和功能單元，體系結構越來越不規(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系，難以應用在DSP編譯器中。必須為DSP編譯器發(fā)展出新的代碼生成算法，以適應新的需求和挑戰(zhàn)。本文主要研究了DSP編譯器的若干關鍵技術，DSP編譯器的目標機器平臺是浙江大學自主研發(fā)的媒體DSP——SPOCK。 編譯器前端包括詞法分析器、語法分析器和中間代碼生成器等。針對D

2、SP的體系結構特點，重新改造了LCC編譯器中記號、符號表、數(shù)據(jù)類型支持等數(shù)據(jù)結構，并使LCC前端能夠正確的處理計算溢出和數(shù)據(jù)類型轉換等。 DSP的體系結構復雜多變，擁有高級語言難以表述的諸多特性，代碼生成技術是編譯器最難、最復雜的技術之一，它從根本上決定了一個編譯器的效率和性能。代碼生成技術共分三個子問題：指令選擇、寄存器分配以及指令調度，傳統(tǒng)的分步優(yōu)化算法生成的目標代碼往往是次優(yōu)代碼。本文研究了包括時間約束、資源約束和DSP體

3、系約束等特性，指出必須發(fā)展出同時考慮指令選擇、寄存器分配和指令調度的新算法，才有可能為DSP生成優(yōu)化的目標代碼。 根據(jù)最優(yōu)化原理，提出調度DAG的概念，給出了同時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)化生成的問題轉化為在調度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數(shù)——n表示寄存器堆的模型，這種簡單的方式不足

4、以描述DSP寄存器的約束關系。提出了一個能夠描述這些約束關系的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，改進了圖染色算法，將算法的應用范圍延伸到DSP領域。提出了有向沖突圖的概念，有向邊的權值代表寄存器類之間的約束值，寄存器分配的過程就是對有向圖進行簡化、歸約的過程。給出判斷有向沖突圖節(jié)點染色性的精確判據(jù)，當沖突圖中所有節(jié)點都不可染色，算法

5、就選擇一個優(yōu)化的節(jié)點溢出到存儲器中。 中間語言反映源語言的結構，又和目標體系相關，具有目標語言的特性。中間語言對編譯器的結構和功能影響很大，其形式是多方面考慮的折中。本文基于XML語言，擴展了IBURG的樹文法。這種中間語言的好處就是簡單明確，描述能力強，能方便地描述DSP體系結構的特征。為DSP編譯器的重定位提供了一個良好的機制，簡化了DSP編譯器充定位的難度。 LCC是一個重定位的通用處理器編譯器系統(tǒng)。采用LCC的前端，應用