MIPS处理器目标代码生成实现和相关优化技术的研究

发布时间：2017-08-07 03:24

  本文关键词：MIPS处理器目标代码生成实现和相关优化技术的研究

  更多相关文章： MIPS处理器 LCC 代码生成器 汇编器 代码优化

【摘要】：MIPS的意思是Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages，即无内部互锁流水级的微处理器，它是世界上很流行的一种RISC处理器。与CISC相比，RISC的设计周期更短，设计也更简单，且可以利用更多的先进技术来开发更高效的下一代处理器。 MIPS本身并不具备自举开发能力，必须有交叉编译和调试开发环境才能进行开发。另外，由于嵌入式系统的特殊产品特征要求应用软件具有低功耗、执行速度快、占用空间小等特点，这不仅要求设计人员高效合理的设计应用程序，同时也要求嵌入式系统编译器能够进行足够多的优化。其次，多种多样的MIPS处理器对编译器的可重定向性提出了一定的要求，以便能快速支持新的处理器平台上的软件开发。 本文以面向32位MIPS处理器的LCC后端移植和优化为主线，详细分析了LCC的整体结构和MIPS体系结构的特点。按照嵌入式系统开发的特殊要求对面向32位MIPS处理器子集的代码生成器进行改进，实现了MIPS汇编器并针对汇编代码的优化进行了研究。 本文的主要工作有： （1）深入调研目前主流的可重定向编译器，，选择LCC编译器作为研究对象； （2）对基于LCC面向MIPS的机器描述文件进行修改，以满足32位MIPS处理器子集指令的要求；并利用LBURG工具构建代码生成器，以便生成MIPS汇编语言程序； （3）分析典型的一遍扫描汇编器，设计并实现一个两遍扫描汇编器，将MIPS汇编语言程序翻译成机器语言程序； （4）分析并总结编译阶段已有的优化策略和具体实施方法，设计出针对MIPS汇编程序的优化方案； （5）研究32位三级流水线MIPS处理器，并通过ISE模拟运行该MIPS处理器。 最后利用PCSPIM和ISE自带的仿真软件ISim(ISE Simulator)分别对改进的代码生成器、实现的汇编器进行功能测试和验证。测试和验证结果显示代码生成器和汇编器符合设计目标。
【关键词】：MIPS处理器 LCC 代码生成器 汇编器 代码优化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究现状14-16
• 1.2.1 GCC14
• 1.2.2 SPAM14
• 1.2.3 TRIMARAN14-15
• 1.2.4 LCC15-16
• 1.3 编译器结构简介16-19
• 1.3.1 词法分析器和语法分析器的自动生成17-18
• 1.3.2 语义分析器的自动生成18
• 1.3.3 代码生成器的自动生成18-19
• 1.4 本文的主要内容和贡献19
• 1.5 论文结构19-21
• 第二章 BURS 自动生成技术21-35
• 2.1 相关技术概述21-22
• 2.2 BURS 模型22-32
• 2.2.1 BURS 自动机24-25
• 2.2.2 正规形25
• 2.2.3 BURS 自动机生成算法25-32
• 2.3 BURS 工具32-34
• 2.3.1 BURS 实现面临的问题32
• 2.3.2 LBURG 和 LBURG 规范32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 32 位 MIPS 处理器代码生成器的设计与实现35-57
• 3.1 32 位 MIPS 体系结构35-38
• 3.2 终结符和非终结符38-43
• 3.2.1 非终结符38-39
• 3.2.2 终结符39-43
• 3.3 指令选择43-51
• 3.3.1 规则的编写准则43-44
• 3.3.2 栈帧的结构44
• 3.3.3 叶节点44-47
• 3.3.4 规则转换47-51
• 3.4 函数实现51-55
• 3.5 数据定义55
• 3.6 块的复制55-56
• 3.7 本章小结56-57
• 第四章 32 位 MIPS 处理器汇编器的设计和实现57-66
• 4.1 MIPS 汇编语言和机器编码57-58
• 4.2 目标代码和中间文件的格式58-59
• 4.3 典型汇编器的设计59-60
• 4.4 本文汇编器的设计60-62
• 4.5 汇编器的实现62-65
• 4.5.1 主要数据结构62-63
• 4.5.2 具体实现63-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 优化器的设计66-76
• 5.1 优化器的总体逻辑结构66-67
• 5.2 主要数据结构67-68
• 5.3 优化器的工作原理68-75
• 5.3.1 读入汇编源程序68
• 5.3.2 划分基本块68-69
• 5.3.3 数据流分析、创建 Du-链和 Ud-链69-72
• 5.3.4 代码优化72-74
• 5.3.5 输出优化后的汇编程序74-75
• 5.4 关键模块的设计75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 测试和验证76-84
• 6.1 C 源代码示例76
• 6.2 代码生成器生成的汇编语言代码76-78
• 6.3 汇编器生成的机器语言代码78
• 6.4 仿真结果78-83
• 6.4.1 MIPS 软核简介78-80
• 6.4.2 仿真结果80-83
• 6.5 本章小结83-84
• 第七章 总结和展望84-85
• 7.1 总结84
• 7.2 展望84-85
• 参考文献85-91
• 致谢91-92
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文92

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本文编号：632676