面向VLIW处理器的分支调度优化算法

分支调度是一种有效消除分支指令延迟的指令调度技术,对于提升VLIW类处理器的性能非常重要。提出了一个针对分支延迟槽的指令调度优化算法。该算法面向VLIW体系结构,根据程序依赖图选择合适的候选指令序列;通过建立代价收益模型为分支延迟槽产生一个收益较大的指令调度序列。实验数据表明,分支调度算法可以平均提升12.9%的应用程序性能。     

一种改进的控制流SIMD向量化方法

SIMD扩展部件是近年来集成到通用处理器中的加速部件,旨在发掘多媒体和科学计算等程序的数据级并行.控制依赖给发掘程序中的数据级并行带来了阻碍,当前不论基于loop-based还是SLP的控制流向量化方法都需要if转换,而没有考虑循环内蕴含的向量并行度,导致生成的向量代码效率较低.此外不精确的代价模型指导控制流向量化,同样导致生成的向量代码效率较低.为此提出了改进的控制流SIMD向量化方法,首先提出了含有控制依赖的循环分布算法,分离循环的可向量化部分和不可向量化部分,同时考虑分布时数据的局部性;其次提出了一种直接向量化控制流的方法,该方法考虑了基本块间的向量重用;最后利用精确的代价模型指导超字选择指令和超字条件分支指令的生成.实验结果表明,与现有的控制流向量化方法相比,本文提出的改进方法生成的向量代码性能提高24%.     

指令调度中的寄存器重命名技术

指令间的依赖关系是阻碍指令调度发挥作用，进而影响指令级并行的主要障碍。寄存器重命名是解决控制依赖和数据依赖的一种重要技术。研究并实现了一种指令调度中的寄存器重命名技术。它在164．gzip和186．crafty上分别取得了约5％和3％的加速比。     

面向Java语言的进化测试中分支依赖图的构建

在面向对象程序的进化测试中，面向对象程序本身的状态特性使得一个分支的到达需要一定长度方法调用序列的执行，而封装特性则使得在一个对象外部无法直接调用其private方法或者protected方法。针对这两个问题，采用基于蚁群算法和遗传算法的动态搜索与静态分析相结合的方式提供了一种有效的思路。本文针对这种思路中的静态分析过程提出分支依赖图的概念，并设计、实现了针对Java语言的方法内分支依赖图以及类的分支依赖图的构建算法。     

基于多重依赖关系的传递闭包研究及应用

文中通过改进Warshall-Folyd的算法，提出了一种依赖传递闭包算法和相应的动态闭包算法，其核心思想是依据依赖关系的分类和性质，定义关系矩阵和运算算子，使算法能解决选择依赖关系，并能表达直接、间接和选择三种依赖关系；同时，所提出动态算法能够运行时根据问题规模动态添加关系元素和依赖关系，解决在基本关系原则和部分关系集上求取闭包的问题。结合安全通用标准CC中关于组件间依赖关系的规定，给出了本文所提出算法的一个实际应用，表明算法取得了很好的效果。     

基于条件分类的控制流向量化

现代编译器越来越依赖SIMD指令来提高向量化性能,但控制流的复杂性严重阻碍了SIMD向量化的发掘。现有的控制流向量化方法对于单层控制流的向量化很有效,但对嵌套等复杂控制流无法取得令人满意的效果。因此,提出了一种基于条件分类的控制流向量化方法。该方法对条件为循环不变量的控制流,以层次遍历的顺序实施IF外提;对条件为循环变量的控制流,结合语句匹配和条件合并递归地进行IF转换,生成相应的SIMD指令,从而实现嵌套控制流的向量化。实验结果表明,该方法能够有效消除循环中的嵌套控制流,提高向量化发掘的能力, 有效提升 测试程序的性能。     

基于命题演算的高级控制结构恢复

提出一种基于命题演算的二进制代码高级控制结构恢复方法。该方法针对低级指令之间的控制依赖关系进行形式化,将其抽象为命题逻辑变元,并且沿着程序执行路径进行传播和演算,通过计算结果中的特定命题常元对隐藏于低级代码中的高级控制结构进行判定。测试结果表明,该方法能够较好地检测并恢复出循环结构和分支结构,且具备针对谓词指令的分析和恢复能力。     

一种包含异常传播的类间数据依赖分析方法

类间数据依赖分析是类间数据流测试的基础。本文通过分析类簇级测试中的异常传播对程序数据依赖的影响,提出一种包括异常结构在内的类间C++程序数据依赖分析方法,根据类间关系增量式地构造类间数据依赖图,并给出类间数据依赖图的构造算法。最后,在程序切片中应用了该数据依赖分析方法。结果证明,该方法通过分析异常传播对数据依赖的影响能够带来切片精度的提高。     

软件流水中隐式控制流恢复技术

具有条件分支的循环通过IF转换将显式的控制流转换为隐式的控制流,从而为指令调度提供进一步的机会.但它往往将程序的代码进行深度重构,增加了程序的理解和代码重建工作的复杂性.提出了一种软件流水循环中的隐式控制流恢复技术,用于重构软件流水循环中的条件分支,提高软件逆向工程中生成的目标代码的质量.     

分支嵌套循环的自动并行化研究

GCC编译器是一种受广大研究者青睐的开源优化编译器,但它仅仅能够对完美嵌套循环进行依赖分析。为了更好地挖掘嵌套循环粗粒度的并行,深入研究了GCC5.1数据依赖分析过程,提出了一种能够处理分支嵌套循环的依赖测试方法。首先识别出分支嵌套循环,然后分析数组下标与分支嵌套循环外层索引变量的关系,最后计算出外层循环索引变量的距离向量,并通过检测距离向量判断循环是否存在依赖。实验结果表明,该方法能够正确、有效地分析出分支嵌套循环的依赖关系。     

推断与推测技术在现代高性能微处理器设计中的应用研究

在现代高性能微处理器设计中，推断和推测成为开发指令级并行性ILP(Instruction Level Parallelism)的两种重要技术途径．推断的目的是打破程序间固有的控制流程，将控制相关转变为数据相关，使指令级并行性识别从一个基本块扩大为一个超块．推测执行是为打破分支或访存引起的相关问题而进行的操作，进一步分为控制推测和数据推测．控制推测的目的是打破分支和其他操作间的相关性，进而由编译器在一个超块内识别并行性，减小控制相关的高度．数据推测则是消去访存相关，提高指令级并行度．该文首先对推断和推测本身进行分析，然后在此基础上进一步将推断、推测技术相结合，并应用于高性能媒体处理器的设计中．性能评价和比较结果显示，两种技术相结合将比任何一种技术都更加行之有效．     

VLIW体系中合一CACHE资源相关问题的解决方案

CACHE技术是现代计算机存储体系结构中普遍使用的一种重要技术。文章通过分析了合一CACHE和分离CACHE的特点,发现如果能解决合一CACHE中同时进行取指和存取数而引起的资源冲突问题,则能够更好地利用CACHE的功能。因此提出了一种VLIW体系中在合一CACHE的基础上增加一个填充指令BUF的方案,并从其指令界面的支持,硬件结构,和编译支持三个方面对该方案进行了阐述。并通过实例和实验数据证明它能够较有效地解决同时取指和取数的资源冲突问题。     

融合判断信息于分支预测器

分支预测技术一直是提高处理器性能的重要方法,工业界和学术界对之进行了大量研究。分支预测的本质是克服指令控制相关,提高指令并行度。随着研究的不断深入,当前学术界认为分支预测是一个指令学习的过程,这就使得对分支预测的研究出现了新的趋势。该文对分支预测技术进行了归纳以及评估,以便从总体上了解分支预测技术的发展过程。     

改进的基于底层虚拟机混淆器的指令混淆框架

针对底层虚拟机混淆器（OLLVM）在指令混淆层面只支持指令替换一种算法,且仅支持5种运算符和13种替换方案的问题,设计了一种改进版的指令混淆框架InsObf,以加强OLLVM指令层面的混淆效果。InsObf包含指令加花和指令替换,其中指令加花首先对基本块的指令进行依赖分析,然后插入叠加跳转和虚假循环两种花指令;指令替换在OLLVM的基础上,拓展至13种运算符,共计52种指令替换方案。在底层虚拟机（LLVM）上实现了框架原型后,通过实验表明,与OLLVM相比,InsObf在时间开销增长约10个百分点,空间开销增长约20个百分点的情况下,圈复杂度和抗逆向能力均可提高近4倍;与同样基于OLLVM改进的Armariris和Hikari相比,InsObf在同一量级的时空开销下,可以提供更高的代码复杂度。因此,InsObf可提供指令层级的有效保护。     

基于预缓冲机制的低功耗指令Cache

为降低微处理器中片上Cache的能耗,设计一种基于预缓冲机制的指令Cache。通过预缓冲控制部件的预测,使处理器需要的指令尽可能在缓冲区命中,从而避免访问指令Cache所造成的功耗。对7个测试程序的仿真结果表明,预缓冲机制能节省23.23%的处理器功耗,程序执行性能平均提升7.53%。     

中文文本分类中利用依存关系的实验研究

为了利用依存关系进行短文本分类,研究了利用依存关系进行短文本分类存在的四个关键问题。分别在长文本语料集和两个短文本语料集上,抽取具有依存关系的词对,并利用这些词对作为特征进行分类实验。实验结果表明：依存关系能够作为有效的特征进行文本分类,并能够改善文本分类的性能;单独把依存关系作为特征,不能提高短文本的分类性能;可以利用依存关系作为特征扩充的手段,增加短文本的特征,增强短文本的描述能力,进而进行有效的短文本分类。     

基于RISC-V的数据安全指令

RISC-V是基于精简指令集原理建立的免费开放指令集架构, 具有完全开源、架构简单、易于移植、模块化设计等特点. 随着网络高速发展, 安全风险无处不在, 利用RISC-V的可扩展特性是一种非常有效地提升RISC-V设备安全的方式. 因此, 本文针对RISC-V自定义指令的安全能力, 结合可信计算、流密码技术, 设计了简单高效的RISC-V自定义指令, 实现基于可信基的数据安全存储功能, 并依托GNU编译工具链实现对自定义指令的编译支持, 在模拟器上测试应用程序对自定义指令的调用执行. 该指令充分结合可信计算与流密码的安全特性, 可实现较强的安全性.     

一种用于文本抄袭检测的特征提取算法

特征提取是文本抄袭检测的重要环节,文本特征的数量和质量严重影响文本抄袭检测的准确率。针对现有方法的不足,提出一种基于依存句法的文本抄袭检测算法。该算法在依存句法分析的基础上,通过分析句子中词语间的关系以及合并短小词语建立句法框架,进而提取文本特征。其中,短小词语的合并能够使无意义词语合并成为有意义实体来表示文本特征,使文本特征更全面。实验结果表明,该文本特征提取算法能够准确选择文本的特征集,解决了文本特征数量多的问题,检测的准确率也有所提高。     

同步数据触发体系结构中指令预取技术研究

同步数据触发体系结构SDTA将传统指令级并行细化到微操作级并行,具有较高的数据处理能力,但其特殊的指令格式及指令特性,给指令Cache访问带来了挑战。指令预取技术能够有效地降低指令Cache的访问失效率,增强处理器取指能力,提高性能。本文分析了SDTA指令集特性,提出了一种适合SDTA指令集特性的软硬件相结合的混合指令预取机制,采用硬件预取引擎和软件提示相结合进行预取。该方法能够有效地提高指令Cache命中率,且具有实现简单、无效预取率低、不会增加代码体积等特点。