基于GCC的Matrix2 DSP編譯優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、Matrix2 DSP處理器是由國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院微電子所設(shè)計(jì)的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能64位浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、高運(yùn)行速度以及強(qiáng)大的并行處理能力，主要應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)、圖形圖像處理等數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域。為了支持基于Matrix2 DSP處理器的高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用程序開發(fā)，課題組基于開源編譯器GCC-4.7.0開發(fā)了Matrix2 DSP編譯器。
　　Matrix2 DSP處理器采用的是VLIW體系結(jié)構(gòu)，其計(jì)

2、算能力的發(fā)揮在很大程度上取決于編譯器優(yōu)化的性能。論文結(jié)合Matrix2 DSP處理器的體系結(jié)構(gòu)特征和指令集特點(diǎn)，主要在候選功能單元分配、分支延遲槽調(diào)度以及不規(guī)則指令映射三個(gè)方面對(duì)Matrix2編譯器的編譯性能進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，使得Matrix2 DSP編譯器的編譯性能有較大提高。本文的主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)如下：
　　設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了Matrix2 DSP編譯器候選功能單元分配算法。Matrix2 DSP處理器硬件不支持功能單元的分配，而是

3、要求編譯器能夠從候選功能單元中為指令分配合適的執(zhí)行單元。本文以GCC指令約束匹配機(jī)制為基礎(chǔ)，提出了以指令字為基本分配單元，綜合考慮當(dāng)前指令候選功能單元和空閑資源情況的分配方案，并在Matrix2 DSP編譯器中予以實(shí)現(xiàn)。候選功能單元分配算法的實(shí)現(xiàn)彌補(bǔ)了GCC的不足，有助于編譯器更好挖掘指令級(jí)并行，提高了Matrix2 DSP處理器的硬件利用率和程序執(zhí)行性能。
　　設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了Matrix2 DSP編譯器分支延遲槽調(diào)度優(yōu)化算法。Ma

4、trix2 DSP指令集中的條件分支指令、無(wú)條件分支指令、函數(shù)調(diào)用指令以及函數(shù)調(diào)用返回指令均有六個(gè)延遲槽，因此實(shí)現(xiàn)延遲槽的最大化填充對(duì)提升處理器性能有非常重要的意義。論文基于GCC的分支延遲槽調(diào)度，提出了以修改候選填充指令搜索區(qū)域、放寬延遲槽填充指令限制、添加調(diào)度實(shí)現(xiàn)函數(shù)為主要內(nèi)容的分支延遲槽調(diào)度優(yōu)化算法，并在Matrix2 DSP編譯器中予以實(shí)現(xiàn)。分支延遲槽調(diào)度優(yōu)化算法的實(shí)現(xiàn)提高了分支指令延遲槽的填充率，有效降低了因分支引起的延遲開銷