全局循环合并的实现

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1、中国科学院计算技术研究所硕士学位论文全局循环合并的实现姓名：谷晓铭申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：吴承勇20060601摘要当前处理器的发展速度要远远高于存储器，这就导致了两者之间出现不匹配的性能鸿沟，使得多级Cache在存储系统中出现。为了更有效地利用宝贵的Cache空间，突破MemoryWall这一系统瓶颈，编译器的局部性优化研究一直都是学术界研究的热点。而全局循环合并作为一种新型的数据局部性优化，对于一些典型的科学计算应用非常有效，急需实现。本文在龙芯2编译器中实现了全局循环合并，重点阐述和分析该局部性优化的重要性和有效性。1．全局循环合并作为一种高级循环合并

2、优化，避免了普通循环合并中所必需的条件一待合并的循环体必须相邻，从而进一步挖掘出可利用的循环合并机会。SPECfp2000测试集中的171．swim和172．mgid可以应用该优化。2．复用距离是一种局部性的定量描述。通过在171．swim和172．mgrid上对全局循环合并前后进行复用距离分析，本文得到直观的局部性优化效果。3．本文对末来的工作诸如数组压缩、数据重组等进行了展望，并在171．swim上使用复用距离分析来考察这两种局部性优化。关键词：编译器；MemoryWalh数掘局部性；全局循环合并；复用距离分析。V●；口{tl●；}●AbstractiOnnegapbetwee

3、nCPUandmemoryisbecominggreaterandgreaterduetOtheirunmatcheddevelopingspee&Somulti—levelCacheshaveeme瞎edinMemorySystem．HowtooptimallyUSethepreciousbu岱：r?HowtosmashtheMemoryWall?Ithasbeenaresearchhotspotfordecades．GlobalLoopFusion，asanewdatalocalityoptimization,isveryeffectivetoimprovethedataloc

4、alityofSOmetypicalscientificcomputationapplicationsandneedtobeimplementedurgently．ThedissertationimplementstheGlobalLoopFusionphaseinGodson-2Compilerandanalyzesthesignificanceandeffectivityofthedatalocalityoptimization．1．GlobalLoopFusion,asanadvancedloopoptimization,avoidsthenecessaryoptimizin

5、gconditionofcommonloopfusion—thetwofusioncandidatesmustbeaajacent，anddigsupmoreopportunitiesforloopfusion．171．swimand172．m鲥dinSPECfp2000afetwobenchmarksappliedbythenewoptimization．2．ReuseDistanceisaquantitativedeseriptionforlocality．ThedissertationgivesobviousimpressionsoftheimprovementbyGloba

6、lLoopFusionon171．swimand172．m鲥dwithReuseDistanceAnalysis．3．ThefutureworksuchasArrayContractionandDataRegroupingisproposed．AndthetwodatalocalityoptimizationsareexaminedbyReuseDistanceAnalysison171．swim．Keywords：Compiler；MemoryWall；DataLocality；GlobalLoopFusion；ReuseDistanceAnalysis．图目录图1．现代编译器的

7、结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1图2．ORC总体结构和关键特征．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3图3．ORC中j’日J表示的下降示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4图4．LNO模块的总体简要框架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯5图5．传统过程问分析和优化的框架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5图6．拥有两级cache的存储系统结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7图7．一个复用距离分析的例子⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12图8．原始程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15图9．Inlining后的程序