[發(fā)明專利]一種消除冗余的內(nèi)存訪問操作的編譯優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410129958.0
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103942082B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 楊磊;王萍;肖東岳;韓峰;胡可
• 申請（專利權(quán)）人: 南陽理工學院
• 主分類號: G06F9/45
• 分類號: G06F9/45
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙)41117
• 代理人: 秦舜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，一種消除冗余的內(nèi)存訪問操作的編譯優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

計算機訪存指令將存放在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)加載到物理寄存器中，它的執(zhí)行時間往往是一條普通指令的十幾至幾十倍。編譯器在為程序生成二進制代碼時，總是盡量產(chǎn)生最少的訪存指令，這會減少程序的訪存時間，提升程序的執(zhí)行效率。但隨著別名和指針在現(xiàn)代程序語言中的廣泛使用，編譯器在執(zhí)行訪存優(yōu)化時，往往缺乏足夠的別名信息。為了保證二進制代碼的正確性，編譯器往往會基于保守的別名分析，產(chǎn)生較多的訪存指令，這嚴重增加了程序的訪存時間，降低了程序的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種消除冗余的內(nèi)存訪問操作的編譯優(yōu)化方法，利用該編譯優(yōu)化方法，可消除冗余的訪存指令，減少程序的訪存時間，從而提高程序的執(zhí)行性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種消除冗余的內(nèi)存訪問操作的編譯優(yōu)化方法，該方法用于別名信息不精確且訪存采用Load/Store架構(gòu)的系統(tǒng)中，包括以下步驟：

⑴.以基本塊為單位對程序進行簡單的數(shù)據(jù)流分析，得到數(shù)據(jù)訪問的使用-定義鏈；

⑵.以基本塊為單位對指令鏈進行前向遍歷，如果檢測到內(nèi)存加載Load指令，那么訪問使用-定義鏈找到它的定義指令，如果該指令和當前指令的訪存地址具有別名關(guān)系，那么進入步驟⑶；如果該指令和當前指令的訪存地址具有包含關(guān)系，那么進入步驟⑷；如果該指令和當前指令的訪存地址相同，那么進入步驟⑸；否則進入步驟⑹；?

⑶.記錄定義指令為op1，繼續(xù)訪問該指令的前繼定義指令op2，根據(jù)別名信息，分別比較三條指令的基址寄存器、偏移量寄存器內(nèi)容關(guān)系，并將當前的加載指令轉(zhuǎn)換為相應形式的拷貝指令，然后進入步驟⑹；

⑷.如果前繼定義指令為內(nèi)存存儲Store指令，將加載指令轉(zhuǎn)化為相應的比特提取指令，然后進入步驟⑹；

⑸.刪除加載指令，并插入拷貝指令，然后進入步驟⑹；

⑹.執(zhí)行步驟⑵，直到程序所有的基本塊處理完畢。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案所設計的一種消除冗余的內(nèi)存訪問操作的編譯優(yōu)化方法，是基于輕量的數(shù)據(jù)流分析方法，在代碼生成階段，通過特定的存儲-加載指令序列特點，判斷其中的加載指令是否冗余，對于冗余的Load指令，依據(jù)前繼指令的特點，可以對其進行刪除，或轉(zhuǎn)換為代價較小的拷貝指令或者是比特位提取指令。本發(fā)明能夠消除冗余的訪存指令，大大減少程序的訪存時間，提高程序性能，同時暴露了更多的程序優(yōu)化機會，提高了程序性能。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明一種消除冗余的內(nèi)存訪問操作的編譯優(yōu)化方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明一種消除冗余的內(nèi)存訪問操作的編譯優(yōu)化方法進行詳細的說明。

本發(fā)明一種消除冗余的內(nèi)存訪問操作的編譯優(yōu)化方法，參見圖1，該方法用于別名信息不精確且訪存采用Load/Store架構(gòu)的系統(tǒng)中，是一種可以消除多余的加載指令的優(yōu)化方法，該方法包括以下步驟：

⑴.以基本塊為單位對程序進行簡單的數(shù)據(jù)流分析，得到數(shù)據(jù)訪問的使用-定義鏈，即U-D鏈；

⑵.以基本塊為單位對指令鏈進行前向遍歷，如果檢測到內(nèi)存加載Load指令，那么訪問使用-定義鏈找到它的定義指令，如果該指令和當前指令的訪存地址具有別名關(guān)系，且具有干涉關(guān)系，那么進入步驟⑶；如果該指令和當前指令的訪存地址具有包含關(guān)系，那么進入步驟⑷；如果該指令和當前指令的訪存地址相同，并且不會修改額外的機器狀態(tài)位，那么進入步驟⑸；否則進入步驟⑹；?

⑶.記錄干涉指令op1，繼續(xù)訪問該指令的前繼定義指令op2（不限于內(nèi)存存儲或加載指令）。如果有精確的別名信息，則判斷當前指令使用的是干涉指令op1結(jié)果還是前繼定義指令op2結(jié)果，轉(zhuǎn)化當前的加載指令為相應的拷貝指令；如果沒有精確的別名信息，那么分別比較這三條指令的基址寄存器、偏移量寄存器的關(guān)系：如果相同，那么使用結(jié)果相同的寄存器號，并轉(zhuǎn)化當前的加載指令為相應的拷貝指令；然后進入步驟⑹；

⑷.如果前繼定義指令為內(nèi)存存儲Store指令，那么計算訪存地址的偏移值，并將加載指令轉(zhuǎn)化為相應的比特位提取指令，然后進入步驟⑹；

⑸.刪除加載指令，并插入拷貝指令，將定義指令的目標寄存器作為源寄存器，加載指令的目標寄存器作為目標寄存器，然后進入步驟⑹.

⑹.執(zhí)行步驟⑵，直到程序所有的基本塊處理完畢。