梯形图数据依赖关系分析与并行提取-论文.pdf

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1、第40卷第2期计算机工程2014年2月、，0l_40NO．2ComputerEngineeringFebruary2014·体系结构与软件技术-文章编号：1000—-3428(2014)02—_0067—_04文献标识码：A中图分类号：TP332．3梯形图数据依赖关系分析与并行提取孙大群，严义，邬惠峰(杭州电子科技大学智能与软件技术研究所，杭州310018)摘要：程序依赖关系分析在对程序进行测试、维护、分析和优化过程中起着重要作用。梯形图(LD)程序中数据定义和数据引用会导致梯级之间存在数据依赖关系和潜在并行性。针对该问题，通过构造数

2、据依赖关系有向图构建数据依赖关系，提取LD图梯级间的数据流和数据依赖信息，并从数据依赖关系有向图中获得LD图并行梯级。实验结果表明，通过并行提取可使LD图的扫描周期缩短至原来的20％～50％。关键词：可编程控制器；梯形图；数据依赖；有向图；并行性；并行梯级DataDependenceRelationAnalysisandConcurrentExtractionofLadderDiagramSUNDa—qun，YANYi，WUHui-feng(InstituteofIntelligentandSofiw~eTechnology,Hang

3、zhouDianziUniversity,Hangzhou310018，China)[Abstract]Programdependencerelationanalysisisanimportantmethodoftesting，maintaining，analyzingandoptimizingprogram，especiallyparallelextraction．Thedependenceofrungscausedbydefinitionandreferencehasthesamevariableandtheparallelism

4、ofsequentialrungsinLadderDiagram(LD)．Aimingattheproblem，amethodisproposedtoextractLDdiagramrungdataflowanddatadependencerelationbyconstructingdatadependencerelationdirecteddiagram，recognizeLDdiagramparallelrungindatadependencerelationdirecteddiagram．Experimentalresultsh

5、owsthattheLDdiagramscantimeisshortento50％~20％byconcurrentextraction．[Keywords]ProgrammableLogicController(PLC)；LadderDiagram(LD)；datadependence；directeddiagram；parallelism；parallelrungDOI：10．3969~．issn．1000—3428．2014．02．015取数据依赖得到LD图并行梯级，实现缩短扫描周期的方法，1概述但并未提及如何得到依赖图和并发图。

6、文献[14]提出对LD缩短扫描周期是提高可编程序逻辑控制器(Program—图进行数据依赖和控制依赖的分解，找出并行梯级从而缩mableLogicController,PLC)性能的主要方法，一般从软硬短扫描周期，但未详细说明如何提取数据依赖关系。件两方面着手寻找解决方案。在硬件方面，通过设计RISC本文在已有的LD图梯级依赖分析及相关技术的基础体系结构芯片【1和增加一个布尔量处理器将布尔量与字节上，拟用有向图阐述构建数据依赖关系，获得梯形图梯级量分开处理【2来提高PLC芯片的处理速度；在软件方面，间的数据流信息和数据依赖关系，并从图

7、中获得并行梯级，通过循环加中断的方式改进传统PLC内核引擎的调度算可为进一步对LD图进行分析和并行性提取打下基础。法_4和改变程序控制流程来避免无效指令执行的方法来2梯形图依赖关系提高PLC的响应速度。一些学者通过探索新型的PLC来改变顺序执行方式带来的响应速度问题，设计基于多核_6J或具LD图是国际电工委发布的IEC61131-3国际标准规范有并行执行能力的基于FPGA[7-8]的PLC，通过并行执行梯的5种PLC编程语言之一，源于继电器原理图，有直观易形图(LadderDiagram，LD)来缩短扫描周期从而大幅度提高懂的优点，是

8、最为常用的PLC编程语言。LD图的运行遵PLC的响应速度。虽然通过程序切片J、流和依赖分析来识循“从上到下、从左到右”的原则。PLC控制过程是通过别串行C程序中的并行~[10-11]和依赖分析，用于提高响应输入刷新、运行