一种基于控制流检测的低功耗基本块划分方法

星载嵌入式系统要求更小的功耗和必备的在空间辐射环境中运行的高可靠性,控制流检测技术是防止由于单粒子翻转事件而造成程序错误运行的有效手段之一。为了在低功耗模式下保证错误检测概率,提出一种基于控制流检测的低功耗基本块划分方法,此基本块划分方法在编译后期完成,不影响编译调度效果。采用GCC、SDCC两款编译器,将三种具有代表性的控制流检测算法注入到典型的程序集中进行测试。实验证明,此种基本块划分方法在保证错误检测概率的条件下,降低了程序运行功耗。     

一种改进的基于基本块的跟踪缓存

跟踪缓存(Trace Cache)是着力解决取指令的带宽的一种颇具潜力的技术.SimpleScalar模拟器是使用软件手段模拟和研究CPU体系结构的重要手段.本文在介绍CPU模拟器和Trace Cache技术的基础上,提出了一种改进的基于基本块构造的Trace Cache,并在SimpleScalar模拟器中实现,并且给出了在这个平台上的试验结果.     

一种基于虚拟基本块和格式化标签的控制流检测方法

空间辐射环境中,大量的宇宙射线经常导致星载计算机出现瞬时故障,这些故障的主要影响之一是引发程序控制流错误.文中提出了一种软件实现的控制流检测方法CFCAF.CFCAF基于插入虚拟基本块后的控制流图对基本块分类,并为基本块设计格式化标签,然后在基本块内插装标签更新、比较指令,实现对基本块之间、基本块内和过程间调用的控制流检测.CFCAF的特点是可以根据可靠性和性能的需求进行灵活配置.对CFCAF及目前有代表性的两个同类算法进行的故障注入实验结果表明,CFCAF算法以平均41.7%的性能代价和平均34%的空间代价,使程序的平均失效率降到了5.2%,在3个同类算法中,CFCAF算法具有较低的时空开销和最高的可靠性.     

一种面向实时系统的程序基本块指令预取技术

面向通用计算机系统的指令预取技术无法满足实时系统的应用需求,其中一个重要原因是：无效预取引起的指令Cache内容污染使得实时任务WCET评估值不够精确,导致系统可调度性下降,严重影响系统效率.以简化实时任务WCET分析、降低任务WCET评估值为目标,提出一种基于程序基本块的指令预取方法.该方法以基本块为粒度执行指令预取,避免了传统指令预取技术引入的无效预取;通过简化最坏情况下的指令访问命中/缺失情况判定,简化任务WCET分析过程并优化WCET评估值.实时基准测试程序评估结果表明：与常规无预取方法相比,该预取方法可使实时任务WCET评估值降低约20%,平均执行情况下的指令Cache访问性能提升约10%.     

基于基本块分组与融合的特征直线检测算法

直线特征蕴含图像中重要的几何信息,进行精确直线检测至关重要.针对场景复杂、纹理重复对象的直线检测中存在断线多、误检测率高的问题,提出一种基于基本块分组与渐进式融合的特征直线检测方法(BPC GF).该方法首先采用改进的自适应Canny边缘检测算法检测图像边缘点的属性;其次从边缘像素点中确定瞄点,引入基本块概念,结合贪心...     

动态二进制翻译中基本块重叠冗余的优化

动态二进制翻译技术通常采用基本块作为翻译和执行的基本单元,动态翻译中的基本块在划分过程中存在重叠冗余的情况,即当前翻译的基本块可能是一个已经过翻译的基本块子集,或者包含一个已翻译的基本块,这增加了翻译开销。该文从优化动态二进制翻译角度出发,检测、消除由基本块重叠冗余带来的开销。实验表明,在动态二进制翻译过程中存在5%左右的基本块重叠率,通过消除这些冗余可以将翻译和执行的性能提高1%~4%。     

基于基本块划分的库函数快速识别技术。

分析一般函数在反汇编后的结构特征,提出一种基于基本块划分的函数识别技术,将其用于库函数快速识别的设计中。针对库函数识别中的重定位及级联识别等问题,给出解决方案,阐述建立、读取库函数特征数据库的实现方法以及库函数识别算法。实验结果证实,该技术可以准确地识别库函数。     

采用基本块规约的控制流检测性能优化方法

控制流检测是抵御单粒子事件的有效手段之一.目前的主流方法是采用嵌入式签名技术, 但是该技术引入的检测指令过多, 导致程序效率低下. 本文使用基本块规约的技术, 在原基本块的基础上, 选择合适的约束量重新划分基本块, 减少引入的检测指令. 与8个常见算法的性能比较表明, 该方法在软错误检测覆盖率基本不变的前提下,能有效提高目标程序效率.     

基于字的分布表征的汉语基本块识别

汉语的基本块识别是汉语句法语义自动分析中的重要任务之一。传统的方法大多数直接将汉语基本块识别任务转化成词层面的一个序列标注问题,采用CRF模型来处理。虽然,在许多评测中得到最好的结果,但基于词为标注单位,在实用中受限于自动分词系统以及汉语词特征的稀疏性。为此,该文给出了一种以字为标注单位,以字为原始输入层,来构建汉语的基本块识别的深层神经网络模型,并通过无监督方法,学习到字的C&W和word2vec两种分布表征,将其作为深层神经网络模型的字的表示层的初始输入参数来强化模型参数的训练。实验结果表明,使用五层神经网络模型,以[-3,3]窗口的字的word2vec分布表征,其准确率、召回率和F值分别达到80.74%,73.80%和77.12%,这比基于字的CRF高出约5%。这表明深层神经网络模型在汉语的基本块识别中是有作用的。     

汉语基本块描述体系

块分析是自然语言处理研究中的重要技术,其处理基础是设计一套合理有效的块描述体系。本文在吸收和总结前人研究成果和经验的基础上,提出了一套基于拓扑结构的汉语基本块描述体系。它通过引入词汇关联信息确定基本拓扑结构,形成了很好的基本块内聚性判定准则,建立了句法形式与语义内容的有机联系桥梁。这套描述体系大大简化了从现有的句法树库TCT中自动提取基本块标注语料库和相关词汇关联知识库的处理过程,为进一步进行汉语基本块自动分析和词汇关联知识获取互动进化研究打下了很好的基础。     

Improving Memory Hierarchy Performance for Irregular Applications Using Data and Computation Reorderings

The performance of irregular applications on modern computer systems is hurt by the wide gap between CPU and memory speeds because these applications typically under-utilize multi-level memory hierarchies, which help hide this gap. This paper investigates using data and computation reorderings to improve memory hierarchy utilization for irregular applications. We evaluate the impact of reordering on data reuse at different levels in the memory hierarchy. We focus on coordinated data and computation reordering based on space-filling curves and we introduce a new architecture-independent multi-level blocking strategy for irregular applications. For two particle codes we studied, the most effective reorderings reduced overall execution time by a factor of two and four, respectively. Preliminary experience with a scatter benchmark derived from a large unstructured mesh application showed that careful data and computation ordering reduced primary cache misses by a factor of two compared to a random ordering.     

基于位宽控制提高SIMD架构并行度的优化算法

随着SIMD功能单元作为多媒体加速部件的广泛应用,如何有效利用这一构架优化应用程序成为编译优化研究的热点.目前典型的SIMD结构为同一操作对不同的数据化宽提供了不同的指令版本,随着操作数位宽的增加,对应的SIMD指令可同时完成的操作个数也随之降低.因此,如何有效识别操作数的有效位宽,对提高优化过程中SIMD指令内操作的并行度将产生至关重要的影响.文中针对SIMD优化面临的并行度问题,提出了一种优化算法,该算法在对操作数的有效位进行分析的基础上,进行溢出控制,从而减少操作数对宽位宽数据类型的依赖.实验数据表明,该算法可以有效提高多媒体程序优化的并行度,对多媒体程序获得较好的加速效果.     

魂芯DSP上复数类型的支持和优化

魂芯DSP是一款采用VLIW和SIMD架构的针对高性能计算领域而设计的32bit静态标量数字信号处理器.为了满足数字高性能计算的性能要求,魂芯DSP提供了丰富的复数指令,而编译器不能直接利用这些复数指令来提升编译性能.因此针对魂芯DSP芯片提供了大量的复数类操作指令的特点,在传统开源编译器Open64的编译框架基础上进行研究,实现了复数作为编译器基础类型和复数运算操作的支持.同时,通过识别特定的复数类操作的模式利用魂芯DSP上的复数类指令对程序编译优化.实验结果表明,该实现方案在魂芯DSP编译器上对复数程序优化后能够取得平均5.28的加速比.     

一种基于抽象解释和通用单调数据流框架的值范围分析方法

安全而又精确的值范围分析对编译器优化至关重要．系统地提出了一个基于抽象解释和通用单调数据流框架的值范围分析框架，包括精确的定叉、分析和完整的正确性证明．与一般的值范围分析方法不同，该框架不仅包括抽象解释，还包括与之对应的具体解释，以及相应的正确性证明．     

往复式编译优化技术的新进展

计算机体系结构的不断演进使现代计算环境日益复杂化.这要求编译优化能够在充分利用硬件特性的同时适应适应这一演进.往复式编译优化技术通过对程序施以不同的转换并根据试运行的结果来指导对大而复杂的优化空间的搜索,有关研究表明适当的搜索算法可以找到其中好的点,从而显著提高程序运行性能.本文介绍了这项技术的基本思路和实现技术,简要回顾当前该领域内的前沿研究工作,并结合作者的相关经验,深入讨论其未来发展方向.     

网络处理器IXP的位操作优化

该文介绍一种针对IXP网络处理器指令集的编译器优化技术,该技术将位信息记录引入到传统数据流分析过程当中,通过使用模式匹配技术生成高效的目标代码,试验数据表明利用位操作优化最终生成的指令数可以减少1.1%-3.7%。     

A unified reanalysis approach for structural analysis,design, and optimization

This study presents a unified reanalysis approach for structural analysis, design, and optimization that is based on the Combined Approximations (CA) method. The method is suitable for various analysis models (linear, nonlinear, elastic, plastic, static, dynamic), different types of structures (trusses, frames, grillages, continuum structures), and all types of design variables (cross-sectional, material, geometrical, topological). The calculations are based on results of a single exact analysis. The computational effort is usually much smaller than that needed to carry out a complete analysis of modified designs. Accurate results are achieved by low-order approximations for significant changes in the design. It is possible to improve the accuracy by considering higher-order terms, and exact solutions can be achieved in certain cases. The solution steps are straightforward, and the computational procedures presented can readily be used with general finite element systems. Typical results are demonstrated by numerical examples.     

跨文件编译模式与基于GCC的实现

有很多编译优化都与编译时的视野有关,较宽的视野能给编译器提供更详细的信息,从而能得到更好的优化效果。采用跨文件编译模式使编译器的视野扩大至整个程序将是未来的方向。本文总结了实现这种模式的一般流程以及所遇到的问题和解决方法,分析了三种已提出的跨文件过程间编译模式,最后给出了一个基于GCC3.4的跨文件编译框架的实现方法。