vliw体系结构相关的通路选择算法

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1、VLIW体系结构相关的通路选择算法李淼王雷刘志成周伯生摘要：针对特定处理器的程序设计需要解决和底层体系结构相关的复杂的资源限制问题[1]。本文所研究的VLIW目标机具有部分互连特性，该特性要求作为操作数的寄存器需要通过子通路和通路来选通。因此，在该硬件平台上进行指令调度时，除了要考虑一般VLIW处理器指令调度中遇到的数据依赖问题外，还需要解决硬件结构带来的限制问题。本文针对部分互连特性，提出了一个通路选择算法，这个算法应用于传统的指令调度技术基础之上，并配合这些技术一起完成整个调度过程。Abstract:

2、Programmingspecializedprocessorsrequiressolvingcomplexresourceconstrainsrelatedtotheunderlyingarchitecture.[1]Thetargetmachinementionedinthispaperhasthecharacteristicofpartialconnection,whichrequiresregistersasoperandsmustbeconnectedthroughsubpathandpath.

3、Therefore,whenperformingtheinstructionschedulingonthehardwareplatform,weneedconsidernotonlythedatadependenceproblemsofgeneralVLIWprocessor,butalsotherestrictionsbroughtbyhardware.Inallusiontothepartialconnectionproblem,thispaperproposesanalgorithmtoselect

4、subpathsandpaths.Thealgorithmisbaseduponthetraditionalinstructionschedulingtechniques,andcanperformtheschedulingprocessalongwiththem.一、引言超长指令字（VLIW）体系结构是挖掘程序中指令级并行度（ILP）的一个很好选择[2]。这种体系结构的基本特性是：一个中央控制器在每个周期发射一个长指令字；每个长指令同时启动许多独立的操作；每个操作需要一个可静态预知的执行周期数；每个操作

5、都能够流水执行。[3]VLIW体系结构指令的并行执行度是由编译器来发现的，而处理器的控制逻辑就相对简单，因为它不需要对操作进行动态调度和重排序[1]。在很多作为商业产品和实验室研究成果的处理器设计中，除了拥有VLIW体系结构的上述特点外，还各具特色。比如，philip设计的TriMedia-VLIW处理器[1]，MultiflowComputerInc.制造的一款名为TRACE的VLIW处理器[3]，INTEL的IA64微处理器[4]等。本文所研究的微处理器，是对国内某公司的一款VLIW处理器的改进，和其

6、它处理器相比，它的独特之处在于：对程序员暴露了结果寄存器和部分互连特性。VLIW处理器的并行处理能力是由编译器来发现的，编译器根据程序指令级的可并行性进行优化调度，按照一定处理要求生成多个可以同时执行的操作，并将它们装入一个指令字中。前人已经研究出了很多指令调度的方法，包括：list调度、basic-block调度、branch调度、cross-block调度、softwarepilelining、tarce调度、percolation调度等[5]，这些方法对于VLIW处理器的指令调度具有一定的通用性，在

7、本文研究的体系结构中也借鉴了list[5]调度的成果。但是，对于该体系结构中所特有的部分——部分互连特性，则没有相关的研究。所以，在本文中，提出了一个基于这种VLIW体系结构的CPU的通路[注]选择算法，用它来解决我们在指令调度中遇到的问题。该算法实施的基础是：一串使用了一定的调度算法而生成的没有数据依赖的操作。该算法的任务是：对上述操作串进行子通路和通路的选择，同时尽可能保证操作串中的操作都能够被并行执行。该算法的作用是：作为指令调度的一部分，完成对操作串的子通路和通路分配，如果分配不成功给调度函数返回

8、失败信息。注：此处所说的通路选择算法是对该算法的一个命名，它包括对通路和子通路的选择，和后面所说的通路算子中的通路不等价。二、目标机体系结构说明本文所研究的通路选择算法是基于VLIW体系结构的理想机器模型进行的，该机器模型是以国内某公司生产的一款CPU为原型改造而来的。理想机器模型的指令系统使用了基于算子的设计方法，在该体系结构中，算子是硬件暴露给软件的最低层，分别对应着各类硬件单元，是相应硬件单元的控制编码表示。本文中使用的