分簇结构向量寄存器分配策略研究

10 M i c r o c o n t r o l l e r s&E m b e d d e dS y

s t e m s 2017年第7期w w w .m e s n e t .c o m .c n

分簇结构向量寄存器分配策略研究*

王向前,王昊

(中国电子科技集团公司第三十八研究所,合肥230088

)*基金项目:

国家 核心电子器件二高端通用芯片及基础软件产品 重大专项 面向先进雷达的高性能D S P (N o .2012Z X 010********

)资助三摘要:通过分簇结构实现向量化执行是一种高效而灵活的体系结构选择三在编译中间表示里,向量指令与标量指令交叠出现三分簇结构向量化实现的特殊方式给传统的寄存器分配框架带来了挑战三针对该问题,本文从向量指令的表示形式二C a l l e e /C a l l e r 寄存器划分二向量寄存器分配等进行研究,并给出全局与局部向量寄存器的分配方法三关键词:分簇结构;向量寄存器分配;C a l l e e /C a l l e r 中图分类号:T P 314 文献标识码:A

R e s e a r c ho nV e c t o r R e g i s t e r A l l o c a t i o nM e t h o d f o rC l u s t e r i n g

W a n g X i a n g q i a n ,W a n g H

a o (N o .38R e s e a r c h I n s t i t u d e ,C h i n aE l e c t r o n i c sT e c h n o l o g y G r o u p C o r p

o r a t i o n ,H e f e i 230088,C h i n a )A b s t r a c t :I t i s a n e f f i c i e n t a n d f l e x i b l e a r c h i t e c t u r e c h o i c e t o r e a l i z e S I M De x e c u t i o n t h r o u g h c l u s t e r i n g s

t r u c t u r e .A n d t h e n t h e v e c t o r i n -s t r u c t i o n s p r o b a b l y c o m eo u t t o g e t h e rw i t ht h es c a l a r i n s t r u c t i o n s i nt h e i n t e r m e d i a t er e p r e s e n t a t i o no f c o m p i l e r .T h es p e c i a lw a y f o r S I M D i m p e m e n t a t i o no n c l u s t e r i n g s t r u c t u r eb r i n g s c h a l l e n g e s t o t h e t r a d i t i o n a l r e g

i s t e r a l l o c a t i o n f r a m e w o r k .T os o l v e t h e p r o b l e m ,i n t h e p a p e r ,t h e r e p r e s e n t a t i o n s t y l e o f t h e v e c t o r i n s t r u c t i o n s ,t h e p a r t i t i o n o f C a l l e e /C a l l e r r e g i s t e r ,t h e v e c t o r r e g i s t e r a l l o c a t i o n a r e s t u d -i e d ,a n d t h e g l o b a l a n d l o c a l v e c t o r r e g i s t e r a l l o c a t i o nm e t h o d s a r e p r o p

o s e d .K e y w

o r d s :c l u s t i n g s t r u c t u r e ;v e c t o r r e g i s t e r a l l o c a t i o n ;C a l l e e /C a l l e r 引 言

分簇结构[1-2]

是一种可以有效增强体系结构并行性而

不会引起昂贵硬件代价的体系结构三分簇结构上向量化机制实现较为特殊,通过多个簇的组合实现高效而灵活的向量化执行三

本文针对分簇结构上向量化实现的特殊本质,研究向量化的表示形式以及在传统寄存器分配框架上实现分簇结构向量寄存器分配的方法三

1 向量指令编译后端表示

编译器后端中间语言一般为一种基于目标机指令的中间语言表示,在进入代码生成阶段时由高级中间语言生成三指令注释二寄存器分配二指令调度都运行在该中间语言上三后端层次结构通过控制流结构表示;控制流结构由若干基本块组成;基本块包括若干操作指令;操作指令主要由操作码二源操作数二目的操作数组成三

分簇结构上向量指令是通过多簇组合支持的,并不像

传统的向量指令,如表1所列,分簇结构分为x 二y 二z 二t 四个簇,每个簇相同物理编号的寄存器组成向量寄存器三例如向量寄存器x y z t R 7表示128位向量寄存器,其中分别由x 簇上的R 7寄存器二y 簇上R 7寄存器二z 簇上R 7寄存器二t 簇上R 7寄存器组合而成;而表1中向量寄存器x y

z -t R 7:6则为256位向量寄存器,其中分别由x 簇上的R 7

/R 6寄存器二y 簇上R 7/R 6寄存器二z 簇上R 7/R 6寄存器二t 簇上R 7/R 6寄存器组合而成三这种向量指令的源操作数和目的操作数实际上是通过x 二y 二z 二t 四个簇上的寄存器文件组合而成,和传统的单个向量寄存器有本质区别三基于此,向量指令的后端表示有两个思路:一是分布表示方法,二是整体表示法三如表2所列,表中分簇结构也为x

二y

二z 二t 四个簇三表1 分簇结构上向量指令举例

指 令

含 义

x y

z t R 7:6=[U m+U n ,1]从内存起始地址U m+U n 依次读取8

个数据

x y

z t R 9:8=R 7:6+R 5:4四个簇上同时执行R 9:8=R 7:6+R 5:4

[U m+U n ,1]=x y

z t R 9:8往内存起始地址U m+U n 依次写入8个数据

万方数据