C2E:一个高性能的EPCCL编译器

提出一个新的基于DPLL的编译算法KCDP,从而成功地将EPCCL理论和SAT求解联系起来,使得目前很多应用在基于DPLL的SAT求解器中先进的技术都能被引入到EPCCL理论的编译中以提高编译效率;提出规约规则,并基于该规则,提出能在多项式时间内终止的REDUCE算法对EPCCL理论进行规约;结合KCDP和REDUCE算法,实现了编译器C2E,并在随机问题和国际通用的测试用例上测试了C2E的编译效率和编译质量,实验结果表明,无论从编译效率还是编译质量来说,C2E都是一个高性能的EPCCL编译器.     

面向C++商业软件二进制代码中的类信息恢复技术

采用 C++编写的软件一直是二进制逆向分析中的高难度挑战, 二进制代码中不再保留 C++中的类及其继承信息, 尤其是正式发布的软件缺省开启编译优化, 导致残留的信息也被大幅削减, 使得商业软件(Commercial-Off-The-Shelf, COTS)的 C++二进制逆向分析尤其困难。当前已有的研究工作一是没有充分考虑编译优化, 导致编译优化后类及其继承关系的识别率很低, 难以识别虚继承等复杂的类间关系; 二是识别算法执行效率低, 无法满足大型软件的逆向分析。本文围绕编译优化下的 C++二进制代码中类及其继承关系的识别技术开展研究, 在三个方面做出了改进。第一, 利用过程间静态污点分析从 C++二进制文件中提取对象的内存布局, 有效抵抗编译优化的影响(构造函数内联); 第二, 引入了四种启发式方法, 可从编译优化后的 C++二进制文件中恢复丢失的信息; 第三, 研发了一种自适应 CFG(控制流图)生成算法, 在极小损失的情况下大幅度提高分析的效率。在此基础上实现了一个原型系统 RECLASSIFY, 它可以从 C++二进制代码中有效识别多态类和类继承关系(包括虚继承)。实验表明, 在 MSVC ABI 和 Itanium ABI 下, RECLASSIFY 均能在较短时间内从优化后二进制文件中识别出大多数多态类、恢复类关系。在由 15 个真实软件中的 C++二进制文件组成的数据集中(O2 编译优化), RECLASSIFY 在 MSVC ABI 下恢复多态类的平均召回率为 84.36%, 而之前最先进的解决方案 OOAnalyzer 恢复多态类的平均召回率仅为 33.76%。除此之外, 与OOAnalyzer 相比, RECLASSIFY 的分析效率提高了三个数量级。     

基于边缘轮廓特征的实时车型分类

采用面向对象技术设计可视化程序设计语言的编译系统,通过对复杂的可视化图片语法进行分析,将各语法现象以语法单元类的形式进行抽象分类,提出了编译器-编译器的设计策略,给出了从可视化图片设计语言到伪指令代码的解决方法.主要研究在面向对象的编辑环境中如何实现满足硬件设备控制器的稳定、高效的编译系统.通过将可视化程序语言分析器(VPLPG)和小型的类C编译(LCC)器配合使用最终实现可视化程序设计语言的编译系统.     

一个C语言安全子集的可信编译器

以安全关键领域的安全标准为依托、安全相关软件的语言编码和编译要求为指导,进行了以下几方面的研究和探索:首先对形式化验证可信编译技术进行分析研究,特别着重当前广受关注的经过验证的CompCert编译器.然后以我国安全领域C语言安全子集标准《航天型号软件C语言安全子集》为依据构造测试用例、创新测试方法,并以此对CompCert编译器进行测试评估.之后依据测试结果,为CompCert编译器增加未支持的C语言标准特性,裁剪不符合C语言安全子集要求的特性,构建符合C语言安全子集标准的可信编译器.最后的实测结果表明,所实现的编译器符合C语言安全子集标准的要求,且没有降低C代码的执行效率.     

GCC编译器中间代码层控制流扩充研究

本文首先对CFCSS(控制流检错算法)进行了介绍,对GCC编译器的运行流程进行了简要分析,再次给出了在GCC编译器中扩充CFCSS算法的具体方法,最后通过故障注入实验对扩充后的GCC进行了有效性验证。实验表明,扩充了CFCSS算法的GCC编译器所编译的程序在运行过程中具有控制流检错能力。这为我们下一步的故障定位和故障恢复提供了有力的支持,为解决星载计算机的运行故障奠定了基础。     

同步数据流语言可信编译器的构造

同步数据流语言近年来在航空、高铁、核电等安全关键领域得到广泛应用.然而,此类语言相关开发工具本身的安全性业已成为被高度关注的安全隐患之一.借助辅助定理证明器实现常规语言编译器的构造和验证已被证明是成功的,有望最大限度地解决误编译问题.基于这种方法,开展了从同步数据流语言(Lustre为原型)到串行命令式语言(C为原型)的可信编译器构造的关键技术研究.其挑战性在于两类语言之间的巨大差异,源语言具有时钟同步、数据流、并发及流数据对象等特征,而目标语言则具有顺序控制流特征.同类研究中,目前尚无针对核心翻译过程的公开成果.就单一时钟的情形实现了一个经过形式化验证的完整编译过程,相关技术将应用于安全关键领域编译系统的开发.综述了这一可信编译器的研究背景、意义、总体设计框架、核心技术、现状以及进行中或后续的工作.     

可信编译器L2C的核心翻译步骤及其设计与实现

同步数据流语言（如Lustre）近年来在航空、高铁、核电等安全攸关领域得到广泛应用.这些领域对相关开发工具本身的安全性有着相当高的要求.为尽力解决好”误编译”问题,近期人们借助reliable-by-construction辅助定理证明器实现常规命令式语言编译器的构造和验证取得了很大的成功,如CompCert C编译器.L2C是基于这种方法开发的可信编译器,它以扩展的Lustre语言为源语言,以Clight （CompCert中的C语言子集）为目标语言.就我们所知,L2C是同类工作中唯一面向实际工业应用的同步数据流语言编译器.本文重点介绍L2C编译器的核心翻译步骤及其设计与实现过程中考虑的主要问题和相关经验.     

Google抛弃C语言,采用Go语言重写Go编译器

正Go语言是Google开发的新型编程语言,将动态语言易于编写的特性和静态语言的高效性相结合,具备良好的易用性和极佳的执行效率。目前该语言已经发布了1.2正式版本。资深的业内人士近日透露,在Go 1.3版本之后,该语言的编译器将会使用Go语言重写。目前Go编译器gc基于C语言,是从Plan 9的C编译器衍生出来的,其中保持了原有的汇编程序、C编译器和链接器,而部分针对Go的编译器(gc/6g/8g/5g)使用C语言进行了重写。     

CoSy C语言编译器程序缓冲区溢出研究

CoSy是ACE公司开发的编译器构架,为了保证CoSy C编译器输入程序的安全性,避免产生编译器缓冲区溢出问题,提出了编译器缓冲区溢出判断模型.根据C源程序编译器缓冲区溢出漏洞的特征,建立了编译器缓冲区溢出判断模型;给出了重建CoSy中间表示CCMIR( Common CoSy Medium-level Intermediate Representation)的方法;最后,给出了CCMIR程序安全性判定算法.实验结果表明,这种模型可以有效地判断输入程序的安全性.因此,通过重建CCMIR模型可以有效地避免CoSy C语言编译器编译过程中的缓冲区溢出同题.     

用队列结构实现windows.h下属包含文件的遍历和提取

用队列结构遍历树型结构的算法,实现了从标准VC++6.0编译环境下include文件夹中提取被windows.h直接或间接包含的头文件的功能,用于构建可进行Windows编程及绘图的精简版C编译器,并给出一个简单绘图示例.     

反投机技术研究

投机优化技术作为一种先进的现代编译技术,有效地提高了指令执行的并行性。然而,在逆向工程中,有时要实现代码的跨平台移植,而投机优化技术又受硬件平台的制约;有时需要优化代码的结构,使程序的逻辑结构易于理解;这些都要求消除这种与硬件息息相关的优化技术。论文基于IA-64平台,提出了一种反投机处理算法,对ICC编译器编译后的可执行二进制代码进行处理,消除代码中的投机优化,将其转换成等价的没有投机优化的指令序列,这样使反投机后的代码更容易理解,而且在逆向工程中摆脱了硬件的限制。测试表明该反投机技术可以对ICC编译后的代码进行有效处理。     

A compiler for exploiting nested parallelism in OpenMP programs

This paper presents the design and implementation of a parallelization framework and OpenMP runtime support in Intel^® C++ & Fortran compilers for exploiting nested parallelism in applications using OpenMP pragmas or directives. We conduct the performance evaluation of two multimedia applications parallelized with OpenMP pragmas and compiled with the Intel C++ compiler on Hyper-Threading Technology (HT) enabled multiprocessor systems. The performance results show that the multithreaded code generated by the Intel compiler achieved a speedup up to 4.69 on 4 processors with HT enabled for five different input video sequences for the H.264 encoder workload, and a 1.28 speedup on an HT enabled single-CPU system and 1.99 speedup on an HT-enabled dual-CPU system for the audio–visual speech recognition workload. The performance gain due to exploiting nested parallelism for leveraging Hyper-Threading Technology is up to 70% for two multimedia workloads under different multiprocessor system configurations. These results demonstrate that hyper-threading benefits can be achieved by exploiting nested parallelism through Intel compiler and runtime system support for OpenMP programs.     

The Cetus Source-to-Source Compiler Infrastructure: Overview and Evaluation

This paper provides an overview and an evaluation of the Cetus source-to-source compiler infrastructure. The original goal of the Cetus project was to create an easy-to-use compiler for research in automatic parallelization of C programs. In meantime, Cetus has been used for many additional program transformation tasks. It serves as a compiler infrastructure for many projects in the US and internationally. Recently, Cetus has been supported by the National Science Foundation to build a community resource. The compiler has gone through several iterations of benchmark studies and implementations of those techniques that could improve the parallel performance of these programs. These efforts have resulted in a system that favorably compares with state-of-the-art parallelizers, such as Intel’s ICC. A key limitation of advanced optimizing compilers is their lack of runtime information, such as the program input data. We will discuss and evaluate several techniques that support dynamic optimization decisions. Finally, as there is an extensive body of proposed compiler analyses and transformations for parallelization, the question of the importance of the techniques arises. This paper evaluates the impact of the individual Cetus techniques on overall program performance.     

YH-2C语言优化编译器的设计

Ｃ语言优化编译器是借助于微机上的Ｉｎｔｅｌ８０３８６Ｃ语言编译器为研制平台，采用交叉编译的方法设计实现的，它是我国自行设计的第一个从底层开发实现的巨型机Ｃ语言编译器。本文首先给出了ＹＨ－２Ｃ语言优化编译器的设计原理，然后详细介绍了其主要系统组成和技术特点，最后指出了我们以后进一步要做的工作     

C++编译器应用研究与评析

该文针对几种典型的C++编译器进行研究。通过一些有代表性的实例在不同的编译器上编译,并将结果与C++Standard进行比较并评析,找出了几个编译器之间的差异。为C++程序移植,为高效、准确地利用面向对象语言C++编程起到了积极的指导作用。     

Compilers for improved Java performance

Because they are interpreted, Java executables run slower than their compiled counterparts. The native executable translation (NET) compiler's objective is to optimize the translation of Java byte-code to native machine code so that it runs nearly as fast as native code generated directly from a source. The article presents some preliminary results for several large application programs and standard benchmarks. It compares the NET-compiled code performance with Sun's Java VM, Microsoft's Java just-in-time compiler, and equivalent C and C++ programs directly compiled. The results show that the optimizing NET compiler is capable of achieving better performance than the two other byte-code execution methods, in some cases achieving speeds comparable to directly compiled native code     

面向DSP平台的CiSSA-CSP特征提取算法的移植与优化

为实现便携式信号二分类解析系统的在线实时处理,采用DSP平台完成CiSSA-DSP特征提取算法的嵌入式移植。CiSSA-CSP特征提取算法具有出色的时-频-空域特征提取性能,适合于提取实时二分类系统中非平稳信号的特征。相比于PC机,嵌入式系统具有小型化、便携性、低功耗和低延时的特点,而嵌入式平台处理器的计算资源和内存受到限制,必须优化移植特征提取算法,才能保证二分类解析系统的分类精度和低延时。通过优化CiSSA-CSP算法流程,使用编译器优化、关键字和库函数等手段提高编译效率,将CiSSA-CSP特征提取算法移植到TMS320C6678DSP嵌入式平台,并利用公共数据库数据验证了其用于实时分类系统的有效性。相比于PC机的Matlab实现,DSP平台实现的二分类系统分类准确度下降小于0.5%,且单次实验信号解析耗时少于0.15s。     

同步数据流语言高阶运算消去的可信翻译

Lustre是一种广泛应用于工业界核心安全级控制系统的同步数据流语言,采用形式化验证的方法实现Lustre到C的编译器可以有效地提高编译器的可信度.基于这种方法,开展了从Lustre*(一种类Lustre语言)到C子集Clight的可信编译器的研究.由于Lustre*与Clight之间巨大的语言差异,整个编译过程划分为多个层次,每个层次完成特定的翻译工作.阐述了其中高阶运算消去的翻译算法,翻译过程采用辅助定理证明工具Coq实现,并进行严格的正确性证明.     

二进制翻译中代码生成的子图覆盖算法

二进制翻译技术能够有效解决二进制兼容问题,促进新型体系结构的发展,也是虚拟机技术的重要组成部分,具有重要的研究和应用价值,但是其效率仍然有待提升,特别是目标代码生成的效率。设计了一种高效的目标代码生成算法——代码生成的子图覆盖算法(subgraph covering for code generation,SCCG),能够以尽可能少的代价生成精简的目标代码。该算法应用数据流图对二进制代码中的基本块进行建模,获取指令间的数据相关,并采用基于子图覆盖的贪心算法得到目标代码。在TransARM原型系统中进行了实现和测试,结果表明该算法获得了更优质的目标代码,并且成本得到了有效控制。