[發明專利]編譯方法和編譯器

無效

• 申請號: 200710094327.X
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101452394A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 尉紅梅;李中升;漆鋒濱;郭勇
• 申請（專利權）人: 無錫江南計算技術研究所
• 主分類號: G06F9/45
• 分類號: G06F9/45;G06F9/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及編譯方法和編譯器，特別是涉及一種針對包含單指令多數據 擴展指令執行部件的處理器的編譯方法和編譯器。

背景技術

隨著多媒體應用的廣泛發展，現在很多嵌入式處理器都支持多媒體擴展 指令集。多媒體擴展一般都具有一種單指令多數據(SIMD，Single?Instruction Multiple?Data)體系結構，這種結構基于一種短的、固定長度的向量，通常為 64位或128位，多個數據存儲在一個寄存器或存儲單元中。

以往的簡單指令只能一次處理8位、16位、32位或64位的數據操作，現在 隨著128位超字的出現，SIMD結構可以在一條指令中并行地處理4個32位的數 據操作或8個16位的數據操作，例如一個4x32位的SIMD加法指令vs＝vs+vb的 操作實例如圖4所示。

SIMD指令集的出現為程序性能的提升帶來了巨大的潛力，通常認為，如 果不去使用SIMD擴展指令，那么50％-75％的處理器能力都被浪費了。使用 這種SIMD指令集的最理想的方法是編譯器能進行自動識別，針對普通的程 序，編譯器盡可能地識別出程序中能使用SIMD指令的部分，從而自動生出 SIMD指令，達到加速的目的。該技術不需要用戶參與，但現階段仍受限于 SIMD識別率不高，適用性比較差。目前用的最多的方法是通過內嵌匯編或庫 調用的方法使用SIMD擴展指令集；直接使用內嵌匯編的方法不利于編譯器的 優化，編譯出來的目標程序代碼效率比較低，所以一般都針對SIMD擴展指令 集提供擴展類型和一組擴展的編譯器內部函數接口，例如針對4x32的SIMD指 令可以增加一種擴展類型：intv4，4x32的SIMD加法就可以在程序中表示成：

intv4?va，vb，vc

vc＝va+vb；

調用編譯器內部函數接口是目前使用SIMD擴展指令最為普遍和有效的 方法，能夠保證SIMD運算能進行常規的編譯器優化。

在SIMD擴展指令硬件實現方法上，現在最常用的是在已有簡單指令執行 部件的處理器中，再單獨增加SIMD指令執行部件(例如龍芯)。這種處理器 的簡單指令執行部件和增加的SIMD指令執行部件可以獨立發射指令和并行 執行，這時若程序可以充分利用簡單指令執行部件和SIMD指令執行部件的并 行性，能明顯提高程序的執行效率。

如何充分利用好簡單指令執行部件和SIMD指令執行部件，這需要用戶在 撰寫包含有SIMD指令的程序過程中，同時考慮用好簡單指令執行部件，合理 分配簡單指令執行部件和SIMD指令執行部件的工作量。但是，由用戶在撰寫 程序過程中考慮如何充分利用好簡單指令執行部件和SIMD指令執行部件會 存在以下問題：

1.用戶負擔太重。在程序中顯式地使用擴展數據類型和調用擴展內部函 數接口，這對用戶已是一種很大的負擔。還需額外考慮部件之間工作量平衡， 這要求用戶對系統非常了解，難度非常大。

2.可移植性較差。只要簡單指令執行部件和SIMD指令執行部件的執行 能力有變化，原來的程序就不能很好的適用，這里所說的執行部件的執行能 力是指每個時鐘周期發射的指令數，其是由執行部件的硬件設計實現的。

發明內容

本發明解決的問題是，提供一種編譯方法和編譯器，以充分利用處理器 中的指令執行部件的并行性，提高程序的執行效率，減輕用戶的編程負擔。

為解決上述問題，本發明提供一種編譯方法，包括下述步驟：

識別包含第一指令的循環，所述循環在執行過程中有確定的控制參數， 所述循環不包含轉移指令，且循環中所有的第一指令不存在迭代間的相關性；

統計所述循環中第一指令和第二指令的指令數；

根據所述循環中的第一指令和第二指令的指令數、以及第一指令執行部 件和第二指令執行部件的執行能力，計算循環展開次數和第一指令轉換成第 二指令的循環次數；

若所述循環展開次數不等于1，根據所述循環展開次數對所述循環進行循 環展開，并根據所述第一指令轉換成第二指令的循環次數將所述循環展開中 的第一指令轉換成對應的第二指令。

可選的，所述第一指令是單指令多數據定點指令，第二指令是簡單定點 指令。

可選的，所述第一指令是單指令多數據浮點指令，第二指令是簡單浮點 指令。