vliw+dsp编译器设计及性能与功耗的优化研究（可复制）.pdf

要里堕型兰垫查丕兰里壅生堕堡圭堂堡丝苎摘超长指令字体系结构已经为高端数字信号处理器毡椴捎谩体系结构主要采用静态指令调度技术,因此其硬件行为很大程度上依赖于编译器的安排,这为编译器提供了广阔的舞台,也对其提出了严峻的挑战。一方面,母咝阅苁欠衲芄环⒒映隼矗耆【鲇诒嘁肫餍实母叩停涣硪环矫妫因为编译器可以很大程度上控制芯片的运行轨迹,除了最大程度挖掘指令级并行猓箍梢酝ü实钡牡鞫扔呕沟肈执行某一个程序时的功耗变小。可见对于咝阅艿凸谋嘁爰际醯难芯烤哂蟹浅O质档睦砺塾胧导本文的工作是钅俊桓咝阅芮度胧绞中藕糯砥芯片技术研嘁肫鞯纳杓朴胧迪旨际酢⑿阅苡呕际酢功耗优化技术进行了深入研究。主要工作分为三大部分:首先基于可重定向编译基础设施,设计和实现了腸编译器:其次针对体系结构的特点,对利用谓词执行机制和软件流水进行性能优化的技术展开了研究;然后对利用指令自动向量化和循环缓冲进行低功耗优化的技术展开了研究。本文所做编译优化工作是围绕逑到峁拐箍5模⒁訷为实例进行了验证,但所提出的优化方法具有普遍的适用性。主要贡献如下:一、提出了基于互补谓词的优化方法。该方法从三方面进行编译优化:一是基于二进制决策图酱史治鱿低常⒘艘恢掷没ゲ刮酱驶贫钥刂平峁进行优化的方法;二是对传统着色图寄存器分配算法进行改进,给出了一种建立统一简化干涉图的新算法,减少了代码溢出;三是利用互补谓词的特性改进了指令调度中资源的利用情况和目标体系结构中谓词读取时间,提高了指令调度中的资源利用率,可以获得更高的二、提出了基于超块的统一分簇与模调度方法。使用超块作为调度单位是扩大优化范围,获得更高闹匾J侄危⑶铱梢源砗锌刂屏鞯难诽澹加了模调度的适用范围。械姆执亟峁梗沟帽嘁肫鞅匦虢噶詈筒僮数在簇问进行合理分配才能得到较好的;诔榈耐骋环执赜肽5鞫确椒ǎ先使用互补谓词将中间代码变成超块,再进行模调度,在调度过程中同时进行指令和操作数的簇分配,实验证明是一种有效方法。三、在全面而深入地评述了低功耗编译技术,特别是指令级、功能级功耗模型的基础上,提出了基于指令自动向量化的低能耗编译方法。与普通指令相比,噶罹哂薪细叩哪芰啃省O钟械囊恍┳远蒘噶畹谋嘁敕义。究”的一部分。论文针对
法,或者只能生成一般指令,或者高度领域相关,缺乏通用性。针对此,本文提出一种基于指令自动向量化的低能耗编译方法,该方法将自动向量化的任务划分为两阶段:首先从高层中间代码识别出复杂指令的备选指令;然后在低层中间代码中经循环展开之后,用扩展的树模式匹配、以指令的能耗为代价生成真正的指令。这种方法清晰直观、通用性强。实验证明对于能耗和性能都有优化作用。四、提出了一种通过编译控制循环缓冲降低指令存储器功耗的方法。兄噶畲娲⑵鞯墓乃急戎亟洗蟆5ǜ軩应用中循环较多的特点,可以采用循环缓冲来减小指令存储器的功耗。设计了一种编译器控制的循环缓冲,编译器通过功耗分析确定放入缓冲的循环体,并确定打开/关闭循环缓冲的时机。该方法在不影响性能的情况下,减小了程序运行的总功耗。五、设计与实现了挠呕嘁肫鳌R钥芍囟ㄏ虮嘁牖∩枋为平台,设计与实现了嘁肫鳎⒋有阅芎凸牧椒矫娑云进行了优化。关键词:超长指令字,编译器,互补谓词执行,模调度,低功耗编译,自动向量化,循环缓冲国防科学技术大学研究生院博士学位论文Ⅱ
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里堕型兰垫查奎兰堕茎生堕堡主兰垡笙茎表目录表模型参数及其含义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.指令的延迟槽和功能单元等待时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.几种代表性编译基础设施的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.代码注释的三种情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.募拇嫫魑募ㄒ濉依赖边延迟的计算公式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.基准测试程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.互补谓词优化实验方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.目标机器配置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.重写规则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯自动向量化实验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯嘁肫饔隒优化结果的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..
里堕型堂垫查奎兰要茎竺堕里主兰堡堡苎图目录队编译基础设施框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯性能、功率与能耗三者间的关系⋯⋯⋯传统编译器和可重定向编译基础设施的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯模调度示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。分簇结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。诓勘硎镜牟愦谓峁埂的段层次结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..诵姓唤峁埂代码生成器的目标体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯代码生成器的总体框架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯着色