BWDSP100编译器的研制及关键技术研究

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数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)普遍采取静态指令调度技术的VLIW(Very Long Instruction Word)体系结构,在很大程度上依赖编译器的处理。这对编译器的设计和应用,既是机遇又是挑战,比如指令分簇与调度、单指令流和多数据流指令的处理都需要由编译器来完成。    BWDSP100是某研究所开发的一种DSP芯片,本文的工作是为其设计一款基于IMPACT的编译器,并对BWDSP100编译器的设计与实现技术、性能优化技术进行了深入的研究。本文的主要工作有两个部分:首先是基于可重定向编译器IMPACT,实现了从IMPACT到BWDSP100编译器的移植;其次是针对BWDSP100体系结构的特点,提出了指令调度和分簇的优化算法及其相关实现。   IMPACT到BWDSP100的移植,主要包括编译器的前端和后端。前端把C语言翻译成机器无关的中间语言;后端再针对BWDSP100体系结构,把中间语言翻译成机器能识别的汇编语言。由于前端是与机器无关的处理部分,我们的工作重点和难点在编译器后端的制定,具体包括机器描述、指令注释、寄存器分配和生成汇编代码等。移植后的系统能够生成BWDSP100的汇编代码,并通过了正确性测试。   对移植的编译器进行优化,主要包括指令分簇和指令调度。指令分簇是指把每条指令分配到BWDSP100的某个簇上去执行,充分利用各个簇的资源;指令调度是指提取能够在同一时钟周期发射的指令,使之能并行执行。我们的工作设计了一般指令和单指令流多数据流(SIMD)指令分簇算法,以及非循环代码和循环代码的指令调度算法。最后实验表明,采用指令分簇算法和无分簇对比,平均执行时间有1倍的效果提升;SIMD优化加速比平均达到6.48;非循环指令调度的平均指令集并行度(IPC)达到4.0;循环指令调度平均IPC达到6.1。  
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