嵌入式系統(tǒng)的編譯器設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)處理器通常采用特定的指令集，其體系架構(gòu)不具有通用性，因此，嵌入式系統(tǒng)的編譯器開(kāi)發(fā)無(wú)法滿足不同嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)需求，即使是通過(guò)移植方法來(lái)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)的編譯器，也面臨著可重定向方案設(shè)計(jì)等難題。針對(duì)嵌入式編譯器的重定向難題，嵌入式系統(tǒng)對(duì)開(kāi)發(fā)效率及高質(zhì)量目標(biāo)代碼等多方面的需求，本論文就專用指令集嵌入式處理器(ASIPs)的編譯器重定向、基于Cache的編譯器優(yōu)化及嵌入式多核靜態(tài)調(diào)度等方面的理論和實(shí)踐進(jìn)行研究。
　　在

2、對(duì)編譯器的原理及理論基礎(chǔ)進(jìn)行介紹后，本論文首先針對(duì)ASIPs特點(diǎn)分析研究編譯器可重定向及移植問(wèn)題;接著給出能夠?qū)崿F(xiàn)編譯器靜態(tài)預(yù)測(cè)的方法，提高Cache復(fù)用率，解決“存儲(chǔ)墻”瓶頸問(wèn)題;最后針對(duì)嵌入式多核編譯靜態(tài)調(diào)度的負(fù)載不均衡問(wèn)題，提出有效的靜態(tài)調(diào)度方案。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在:
　　(1)提出針對(duì)ASIPs的重定向編譯器的擴(kuò)展方法。針對(duì)一款具有不規(guī)則架構(gòu)且硬件資源有限的嵌入式8位微處理器及其擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)ANSI C編程語(yǔ)言，以GC

3、C編譯器為基礎(chǔ)，進(jìn)行編譯器前端的標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展與語(yǔ)法樹(shù)屬性合并，和編譯器后端目標(biāo)描述文件(MD)與處理器硬件資源的差異性定義，設(shè)計(jì)出一套可重定向的編譯器。
　　(2)提出基于Markov模型的節(jié)點(diǎn)頻率預(yù)測(cè)方法。通過(guò)程序控制流圖(CFG)構(gòu)建的Markov模型，分析程序的特性，結(jié)合傳統(tǒng)編譯器靜態(tài)啟發(fā)式分支預(yù)測(cè)和基于Markov程序參數(shù)可調(diào)的預(yù)測(cè)方法，通過(guò)編譯器靜態(tài)的混合預(yù)測(cè)，更加精確的預(yù)測(cè)分支概率，計(jì)算程序節(jié)點(diǎn)頻率(NF)，以提高嵌入式

4、Cache的利用率。
　　(3)提出一種基于評(píng)估函數(shù)的OpenMP靜態(tài)編譯調(diào)度方案。通過(guò)對(duì)多核調(diào)度、任務(wù)劃分和負(fù)載均衡等問(wèn)題的描述，基于對(duì)并行循環(huán)的劃分定義及負(fù)載函數(shù)的映射模型，提出一種基于靜態(tài)評(píng)估函數(shù)的調(diào)度方法，以解決編譯器靜態(tài)調(diào)度的負(fù)載不均衡問(wèn)題，提高嵌入式程序的并行效率。
　　最后，實(shí)踐開(kāi)發(fā)了一套針對(duì)專用指令集系列商用SoCs的C語(yǔ)言HCC編譯器，并集成相應(yīng)編譯器到本地集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)及實(shí)驗(yàn)室的WEB-EDA平臺(tái)