魂芯DSP編譯設計與優(yōu)化.pdf

1、近年來，隨著國家自主設計芯片的能力的增強，涌現(xiàn)了一批成熟的產(chǎn)品級處理器芯片，主要有中科院計算所研制的龍芯、江南計算所研制的申威、國防科大研制的銀河飛騰、北大眾志、蘇州國芯、杭州中天、華東電子工程研究所的魂芯等。為了突破市場，圍繞自主芯片構建完善的“硬件平臺-基礎軟件-應用”的生態(tài)系統(tǒng)成為研發(fā)工作的重要任務。其中，編譯系統(tǒng)在該生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)至關重要的地位。論文以基于自主設計的魂芯DSP處理器構建優(yōu)化編譯器作為研究課題，主要研究工作如下。<

2、br>　　(1)論文綜合對比主流開源編譯基礎設施Open64、GCC、LLVM的重定向機制、優(yōu)化技術，總結了基于開源編譯基礎設施進行編譯開發(fā)的選型標準，并闡述了移植開源基礎設施到魂芯DSP硬件平臺的關鍵技術。
　　(2)針對魂芯DSP分塊內(nèi)存的特點，創(chuàng)新地提出對程序中的存儲訪問構建關于變量的沖突圖，針對分塊內(nèi)存進行存儲塊分配，優(yōu)化數(shù)據(jù)在分塊內(nèi)存的分布，使得編譯器生成的代碼可以最大程度地挖掘程序中數(shù)據(jù)訪問的并行性;考慮了分塊內(nèi)存、傳

3、參規(guī)則、向量化指令以及指令本身的固有特性等多個因素設計了面向數(shù)據(jù)并行的優(yōu)化分簇算法，有效地解決了面向高數(shù)據(jù)并行領域分簇結構處理器的并行性挖掘。
　　(3)魂芯DSP體系結構的主要特性是向量化體系結構，包括訪存向量化和計算向量化。提出針對循環(huán)采取基于依賴分析的向量化方法以及對未成功向量化的循環(huán)基本塊和其它基本塊采取超字級并行性(SLP)技術相結合的向量化框架。
　　(4)針對魂芯DSP分簇結構、支持SIMD、VLIW的體系結構

4、特點研究模調(diào)度框架的實現(xiàn)方法。介紹了零開銷循環(huán)識別和轉換方法;論述了分簇結構、支持SIMD、VLIW體系結構的機器資源描述方法;研究了模調(diào)度與循環(huán)展開的關系;提出了模變量擴展的算法框架;描述了基于推測執(zhí)行的代碼生成模式。
　　(5)針對魂芯DSP先進的謂詞機制，提出了高效的編譯實現(xiàn)框架。對比分析了魂芯DSP兩種謂詞形式，給出其各自的優(yōu)勢所在以及各自的適用范圍。深入研究了兩種謂詞形式的特性以及編譯支持方法。創(chuàng)新地提出基于循環(huán)展開的分