Комплексная технология распределения регистров и планирования инструкций в оптимизирующем компиляторе вычислительных комплексов семейства "Эльбрус"

• Автор: Иванов, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Методы распределения регистров .

1.1. Основные понятия и определения .

1.2. Особенности организации регистровых файлов для ШЭСархитектур

1.3. Существующие методы распределения регистров

1.4. Недостатки существующих методов распределения регистров . .

1.5. Постановка задачи.

1.6. Выводы

Глава 2. Технология распределения регистров при планировании инструкций.

2.1. Глобальное и локальное распределение регистров .

2.2. Сбор информации о сетях
2.3. Глобальное распределение регистров перед планированием инструкций .
2.4. Откачка в память после глобального распределения .
2.5. Планирование инструкций и локальное распределение регистров
2.6. Откачка сетей в память
2.7. Удаление лишних инструкций .
2.8. Оценка сложности алгоритма .
2.9. Результаты применения алгоритма
2 Выводы.
Глава 3. Особенности технологии для архитектур класса УЫУ
3.1. Планирование инструкций с использованием широкого командного слова
3.2. Распределение регистров
3.3. Особенности распределения регистров при наличии глобальных меток .
3.4. Взаимодействие с другими фазами компилятора
3.5. Архитектуры УЫ и ЕРЮ .
3.6. Результаты применения алгоритма
3.7. Выводы
Заключение .
Литература


Особенностью данного исследования стало его проведение применительно к различным микропроцессорным архитектурам. С одной стороны, это архитектуры ШЭС-класса, представленные в данной работе ЭРЛИО-совместимыми микропроцессорами «МЦСТ-» разработки ЗАО «МЦСТ» , на базе которых выпускаются и создаются вычислительные комплексы для широкого класса перебазируемых и встраиваемых систем. В этом варианте планирование инструкций в процессе компиляции (статическое планирование) применяется в силу относительной простоты аппаратуры, исключающей возможность динамического планирования. С другой стороны, это архитектуры класса УЫУ, использующие концепцию широкого командного слова, согласно которой компилятор в фазе планирования инструкций осуществляет наполнение командного слова набором инструкций, допускающих их одновременное выполнение рядом исполнительных устройств процессора. Типовым представителем, использовавшимся при проведении данного исследования, является микропроцессорная архитектура «Эльбрус» , рассчитаная на создание высокопроизводительных стационарных информационно-вычислительных комплексов стратегического применения. Таким образом, актуальность данного исследования обусловлена его установкой на повышение эффективности оптимизаций, реализуемых при компиляции программ для микропроцессоров с архитектурами классов ШЭС и УЫУ, в частности - для высокопроизводительных вычислительных комплексов семейства «Эльбрус» различного применения. Цель исследования. Основная цель исследования состояла в повышении производительности вычислительного комплекса при исполнении откомпилированной программы за счет объединения фаз распределения регистров и планирования инструкций при ее компиляции. Наряду с этим, ставилось требование увеличить скорость компиляции программ. Методы исследования заимствованы из областей системного программирования, технологии компиляции, теории графов и теории алгоритмов. Оценка эффективности представленных решений выполнялась путем замера времени исполнения программ на вычислительных комплексах с микропроцессорами «Эльбрус» и МЦСТ-R. Си и Си++ для вычислительных комплексов на базе микропроцессоров с архитекурой «Эльбрус» и архитектурой SPARC. Pix эффективность подтверждена при исполнении пакетов SPEC CPU и SPEC CPU. МФТИ ( г. МФТИ ( г. XXXVII Международной молодежной научной конференции "Гагаринские чтения "(Москва, МАТИ, г. Перспективные направления развития средств вычислительной техники "в ОАО "НИЦЭВТ"( г. ИНЭУМ» ( - гг. Иванов Д. С. Распределение регистров и планирование инструкций в оптимизирующих компиляторах вычислительных средств ЗАО "МЦСТ"// Сборник тезисов докладов научно-технической конференции "Перспективные направления развития средств вычислительной техники Москва , С. Иванов Д. Гагаринские чтения т. М.:МАТИ, , С. Иванов Д. С. Распределение регистров при планировании инструкций для архитектуры Эльбрус-ЭОмикро // Вопросы радиоэлектроники, Серия Электронная Вычислительная техника, Выпуск 3, , С. Иванов Д. С. Распределение регистров при планировании инструкций для УЫХУ-архитектур // Программирование, № 6, , С. Иванов Д. С. Особенности распределения регистров при планировании команд для архитектур с широким командным словом // Труды -й научной конференции МФТИ, ,С. Иванов Д. С. Распределение регистров при планировании операций для архитектуры Эльбрус-микро // Труды -й научной конференции МФТИ, , С. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Список литературы составляет наименование. Объем диссертации составляет 7 страниц текста. Диссертация содержит рисунков. В Главе 1 дается обзор регистровых файлов современных архитектур и принятые для этих архитектур программные соглашения. Представлен обзор литературы и выполнен сравнительный анализ существующих методов распределения регистров, исследованы их преимущества и недостатки. Подробно рассмотрен метод распределения регистров на основе графа несовместимости. В главе также рассматриваются вопросы влияния фаз планирования инструкций и распределения регистров друг на друга, и исследуется проблема оптимального порядка расположения этих фаз в линейке компиляции.