指令级并行编译的关键技术研究.docx

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1、指令级并行编译的关键技术研究指令级并行处理是提高处理器性能的关键，而编译器在其中的作用是至关重要的。近二十年来，指令级并行编译一直是工业界和学术界关注的热点，在这方面也已作了大量的工作，但许多问题仍未得到圆满解决。本文对包括中间表示设计、寄存器分配和指令调度等在内的指令级并行编译的关键技术作了较为深入的研究，并将研究成果应用于一个类VLIW处理器的指令级并行C编译器的设计和实现中，取得了比较好的效果。本文的主要贡献有：◆提出在编译器中采用多视图的中间表示：在中间表示的设计中引入视图的概念，利用同一对象的多个分立定义的视图，满足各遍算法对于中间表示的不同需求；分

2、离对象的物理视图与逻辑视图，隐藏物理视图的实现细节，使算法工作在高层的逻辑视图上，并通过视图变换将高层算法映射到低层中间表示上。通过这种方法，可以简化算法表述，提高算法的抽象层次，从而达到降低开发代价，提高算法可重用性的目的。◆提出层次着色的全局寄存器分配方法：针对采用分组结构并带有显式并行特征的寄存器文件，提出层次着色的全局寄存器分配方法，将着色过程分为组着色和组内着色两级，分别处理组的分配和组内寄存器的分配。这一划分简化了干涉图，降低了寄存器分配的复杂度。◆提出并实现了针对结果寄存器的优化方法—软件旁路：旁路技术在硬件设计中被广泛用于消除相关导致的流水线停

3、顿，我们提出一种在编译时间利用软件实现旁路的方法，这一方法不仅能够消除相关导致的流水线停顿，而且有助于减轻寄存器压力。◆提出协作式指令调度方法：针对寄存器分配与指令调度的时序问题，提出一种协作式指令调度方法。通过在指令调度的同时分配寄存器，较好地避免了由于两者在时序上的分离而带来的种种问题。这一方法在寄存器赋值的时候考虑了变量存储分配的历史，并且延后了合流操作的插入，因此能够得到近似于全局寄存器分配的效果，同时大部分的溢出代码都有机会得到调度。在资源与操作类型方面，这一方法能够处理最一般的情形。◆提出危险操作的分析方法：在此基础上，将软件流水的EPS方法扩展到

4、能够处理多周期操作，并在协作式指令调度的框架下实现了一个内层循环的EPS式软件流水。◆开发了一个类VLIW体系结构上的指令级并行编译器，在模拟环境中验证了上述方法的可行性和有效性。