异构可重构处理器的编译器配置信息生成研究

摘要

可重构计算是信息时代对计算需求日益增长的必然产物。粗粒度可重构处理器由于结合了通用处理架构的灵活性和专用集成电路的高性能优点，在科研和技术领域渐渐被人们所熟知并应用。任何一个可重构处理架构的高效运作都离不开与之配套的任务编译器来协调各级硬件资源和调度各层次任务。
　　本课题面向一种全新的多层异构粗粒度可重构处理器，定制了可重构运算单元并行配置信息的规范，并开发了一套任务编译器的后端GRVM以生成配置信息。GRVM通过识别编译器前端的并行标记，将程序进行串并任务的划分，并从分离出的并行任务代码中生成出配置信息，进一步通过软流水与模调度的思想调度，以方便之后映射到可重构阵列上流水运行。在配置信息提取的过程中，我们采用了一种全新的存储结构ConfigIR以节点的形式存储配置信息，其可将可重构阵列硬件开发与相应编译器软件开发隔离开来，使得软硬件的开发相互独立，提高了软硬件协同设计的并行度。针对该可重构处理器的独特访存机制，我们基于ConfigIR的结构对可重构阵列上的配置指令进行了一系列调度优化，生成一系列有时序的配置信息，为之后的空间映射做准备。
　　通过几个典型算法在C模拟器与ESL平台的验证，我们证明了配置信息规范的切实有效。另一方面，GRVM对10个计算密集型程序分析后均可生成有效的配置信息节点,这证实了GRVM的有效性。

目录

声明

答辩决议书

第一章 绪论

1.1 可重构处理器简介

1.2 可重构计算的编译技术

1.3 多层异构粗粒度可重构处理器

1.4 主要内容与章节安排

第二章 任务编译器概述

2.1 编译器前端简述

2.2 编译器后端概述

2.3 本章小结

第三章 并行配置信息的手工分析

3.1 配置信息规范

3.2 手工配置示例分析

3.3 本章小结

第四章 并行配置指令的提取

4.1 IR语法规范

4.2 IR串并代码划分

4.3 配置指令的构建

4.4 本章小结

第五章 并行配置指令的调度

5.1 指令数据流图的构建

5.2 配置指令的映射

5.3 本章小结

第六章 任务编译器功能验证与性能分析

6.1 手工配置信息的功能验证

6.2 编译器后端功能验证

6.3 本章小结

第七章 结束语

7.1 主要工作与创新点

7.2 后续研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已录用的论文和申请的专利