基于TMS320C6000的GCC编译器指令调度算法的设计与实现-软件工程专业论文.docxVIP

学校代码 分 类 号 10701 1070 1TN82T 1070 1 TN82 学 号 1210122632 密 级 公开 西安电子科技大学 硕士学位论文 基于 TMS320C6000 的 GCC 编译器 指令调度算法的设计与实现 作者姓名： 领 域： 学位类别： 王旭涛 软件工程 工程硕士 学校导师姓名、职称： 企业导师姓名、职称： 霍秋艳副教授 周太川高工 提交日期： 2014 年 10 月 Design and Implementation of GCC Instruction Scheduling Algorithm Based on TMS320C6000 A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Software Engineering By Wang xutao Supervisor: Huo qiuyan Zhou taichuan October 2014 西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名： 日 期： 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定） 本学位论文属于必威体育官网网址，在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘要 TI 公司研发的 TMS320C6000 系列 DSP 是一款针对实时数字信号处理的 DSP。 此类 DSP 采用 VLIW 体系结构，每个时钟周期可以发射八条指令，对于指令级别 并行处理有着很好的支持，并广泛的应用于军用和民用方面。但 VLIW 体系结构 的 DSP 在指令并行的发挥方面严重依赖于编译器对于机器指令的静态调度。现有 的 GCC 编译器是一款面向多种体系结构的通用型编译器。针对特定的 C6000 体系 架构，GCC 编译器在后端体系架构相关的优化方面存在着许多的不足之处。直接 采用 GCC 编译器来编译生成对应的 C6000 可执行程序，不仅会造成 C6000 硬件资 源的浪费，还将影响到 C6000 的实时响应能力。如果采用 GCC 编译器就需要在编 译器前端的基础上，紧密结合相关 C6000 体系架构的特点使编译器后端针对具体 的架构进行指令的调度。这样才能编译出针对于 C6000VLIW 体系架构的程序，保 证硬件资源的利用率以及 C6000 的实时响应能力。 论文通过深入研究 GCC 编译器在体系结构相关优化的技术应用，在分析 GCC 前端和后端现有的优化基础上，紧密结合 C6000 体系结构的特点，改进了 GCC 编 译器后端优化的指令调度技术。在原有指令调度优化算法基础之上，通过引入关 键字，让编程人员标识出源程序分支结构的关键路径，并以此为依据，划分出新 的调度区域。针对新的调度区域进行踪迹的划分和调度。对于分支中执行频率高 的踪迹，首先忽略分支处判断的结果，优先执行此条频率高的踪迹，将执行频率 高的基本块与分支前的基本块归并在一块调度。当分支判断判断执行完毕，并且 结果为其它路径时，再对相应的踪迹进行相关的补偿，然后再进行相关的调度工 作。论文采用这样的算法不仅扩大了调度区域，使得可并行指令发掘的范围和可 能性都增大，而且超前调度了分支后最可能执行的代码。 论文中针对 C6000 在指令调度优化过程中采用了新的区域划分和踪迹调度方 法。在 GCC 编译器前端分析的基础上，针对 GCC 后端的中间语言对后端的指令 调度方法进行改进。在新的调度区域内对指令进行了进一步的并行性发掘，增加 了指令在 VLIW 体系结构上每周期的执行的数目。采用针对于划分出的区域进行 踪迹调度不仅避免了由于全局性的踪迹调