計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)研討-資料下載頁(yè)
2025-07-14 01:56本頁(yè)面
【正文】 運(yùn)算部件、譯碼控制及標(biāo)識(shí)部件。在體系結(jié)構(gòu)界而上，M一MACHINDJI被視為山功能部件(包含整數(shù)單元IU，浮點(diǎn)單元FPU)，寄存器堆等構(gòu)成的一組機(jī)器資源，M一MACHNE體系的匯編程序中顯式指示程序中的并行性，CPU不必判斷操作間是否相關(guān)。M一MACHINE體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于:216。 M一MACHINE體系結(jié)構(gòu)的控制器和譯碼部件不必實(shí)現(xiàn)超標(biāo)量處理器中必須實(shí)現(xiàn)的指令相關(guān)性分析，芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作間的依賴由指令調(diào)度器保證滿足。216。 與超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)相比，M一MACHINE為了支持細(xì)粒度并行采用了獨(dú)特的指令分派機(jī)制(如操作間的拼裝，延時(shí)，替換，排序等宏加工連接符)。216。 分離了操作設(shè)計(jì)和指令設(shè)計(jì)，增加了指令格式域，在指令設(shè)計(jì)中限制操作拼裝的可能性，指令編碼緊湊。令所有操作的延遲均為編譯可見，實(shí)際上，編譯器知道各種操作讀取操作數(shù)和產(chǎn)生結(jié)果的準(zhǔn)確時(shí)刻(相對(duì)于操作發(fā)出時(shí)刻)。216。 所有的功能部件流水線均無(wú)寫回段，操作隱含地以執(zhí)行段后的鎖存器為結(jié)果寄存器，且所有這些鎖存器均為體系可見。簡(jiǎn)而言之，M一MACHINE體系結(jié)構(gòu)具有指令編碼短，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可重組等優(yōu)點(diǎn)。但編譯器和其它系統(tǒng)軟件需要做更多的工作適應(yīng)其結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)。為了生成正確且能夠高效執(zhí)行的目標(biāo)代碼，編譯器必須:216。 精確地分析處理器每一節(jié)拍的狀態(tài)。216。 發(fā)掘程序中潛在的并行性。216。 優(yōu)化使用寄存器和存儲(chǔ)系統(tǒng)。216。 進(jìn)行針對(duì)機(jī)器特性的程序優(yōu)化重構(gòu)變換。以下介紹我們?yōu)镸一MACHINE開發(fā)的指令級(jí)并行編譯器MCC的總體結(jié)構(gòu)和各部分的功能。（二） MCC總體結(jié)構(gòu)MCC包含兩個(gè)層次的中間表示:216。 HLIR:高層中間表示面向源語(yǔ)言，適合依賴分析和并行化，用于編譯器前端(包括常規(guī)的前端和中端)，其結(jié)構(gòu)為抽象語(yǔ)法樹。216。 LLIR:低層中間表示是編譯器主體部分的基礎(chǔ)，面向目標(biāo)機(jī)，反映機(jī)器特性，支持各種指令級(jí)的分析和優(yōu)化，低層中間表示中的操作在語(yǔ)義層次上與目標(biāo)機(jī)匯編語(yǔ)言操作相同，同時(shí)為支持各遍有細(xì)微差異的需求，低層中間表示提供了多種預(yù)定義視圖，并提供了用戶自定義視圖的能力。MCC在結(jié)構(gòu)上分為三個(gè)部分，如下圖所示:216。 正規(guī)化:去掉C語(yǔ)言中的一些不規(guī)范的成分，如計(jì)算與賦值的連用，一個(gè)語(yǔ)句中的多個(gè)賦值，短路運(yùn)算，問號(hào)表達(dá)式和逗號(hào)表達(dá)式。216。 HLIR的綁定:對(duì)源程序中使用的外部變量、庫(kù)函數(shù)、沒有副作用的函數(shù)加上標(biāo)記。216。 產(chǎn)生不精確調(diào)用圖:建立描述函數(shù)之問調(diào)用關(guān)系的調(diào)用圖，對(duì)函數(shù)指針作保守處理，供函數(shù)嵌入、尾遞歸刪除和指針別名分析使用。216。 函數(shù)嵌入和尾遞歸刪除:將小函數(shù)和用戶指定需要嵌入的函數(shù)嵌入到它們的調(diào)用處，將偽遞歸變成循環(huán)。216。 指針和別名分析:分析指針?biāo)鸬膭e名關(guān)系。216。 產(chǎn)生精確的調(diào)用圖:函數(shù)嵌入和偽遞歸刪除會(huì)改變調(diào)用圖，指針和別名分析又使調(diào)用圖可以進(jìn)一步精確。這里生成精確的調(diào)用圖。216。 控制流和數(shù)據(jù)流分析:劃分基本塊和基本塊之間的流向，進(jìn)行過程內(nèi)和過程間的數(shù)據(jù)流分析，生成表達(dá)式之間的定義一定義鏈(DD鏈)、定義一引用鏈(DU鏈)和引用一定義鏈(UD鏈)。216。 高層優(yōu)化:死代碼刪除、循環(huán)展開、循環(huán)優(yōu)化、(跨迭代)公共子表達(dá)式刪除、復(fù)寫傳播等。為了增加軟流水的機(jī)會(huì)，這里還做了數(shù)據(jù)的預(yù)取和歸約表達(dá)式的識(shí)別。216。 指令選擇:利用表驅(qū)動(dòng)的模式匹配方法產(chǎn)生低層中間表示。這一方法類似于前端掃描輸入串完成語(yǔ)法分析的過程，把輸入的表達(dá)式樹看成是一個(gè)輸入串，通過構(gòu)造狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，用移進(jìn)、歸約等一系列語(yǔ)義動(dòng)作來(lái)完成指令選擇。指令選擇在整個(gè)編譯器中位于前后端之間。216。 低層分析:在LLIR上重新做控制流分析和數(shù)據(jù)流分析。建立新的DU、UD和DD鏈，它們反映的是操作之間的流依賴、反依賴和輸出依賴。.低層優(yōu)化:作歸約表達(dá)式的變換，由于依賴圖中的環(huán)限制循環(huán)相鄰疊代的啟動(dòng)間隔，故這里采用成塊向后替代的方法縮短依賴環(huán)長(zhǎng)度。216。 內(nèi)循環(huán)的軟件流水:對(duì)內(nèi)循環(huán)作危險(xiǎn)操作分析，利用這一信息作EPS式的軟件流水。216。 協(xié)作式全局指令調(diào)度:在有向無(wú)環(huán)的程序流圖(DAG)上作指令調(diào)度，在指令調(diào)度的同時(shí)分配寄存器，實(shí)質(zhì)_L是以一利，先來(lái)先服務(wù)的方式作寄存器賦值，但由于在賦值的時(shí)候考慮了變量存儲(chǔ)分配的歷史，并且延后了合流操作的插入，因此能夠得到近似于全局寄存器分配的效果，同時(shí)大部分的溢出代碼都有機(jī)會(huì)得到調(diào)度。216。 代碼生成:將LLIR表示的指令序列轉(zhuǎn)換成匯編碼。參考文獻(xiàn)[1] 薛小菁。余立民 可重構(gòu)和多核技術(shù)對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響[期刊論文] 計(jì)算機(jī)工程2008(B09) [2] 許居衍。尹勇生半導(dǎo)體特征循環(huán)與可重構(gòu)芯片2005(23)
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