cache profiling信息指导的软件流水

软件流水是一种重要的指令调度技术,它通过同时执行来自不同循环迭代的指令来加快循环的执行时间.随着处理器速度和访存速度差距越拉越大,访存指令尤其是cache miss的访存指令日益成为系统性能提高的瓶颈.由于这些指令的延迟不是固定的,如何在软件流水中预测并掩盖这些访存指令的延迟是非常重要的.与前人预测访存延迟的方法不同,引入cache profiling技术,通过动态收集到profile信息来预测访存延迟,并进行适当的调度.当增加模调度循环中的访存指令的延迟时,启动间隔也会随之增大,导致性能不会随之上升.CSMS算法和FLMS算法在尽量不增大启动间隔的情况下,改变访存指令的延迟.改进了CSMS算法和FLMS算法,根据cache profiling的信息来改变访存延迟,所以比前人的方法更为准确.实验表明,新方法可以有效地提高程序性能,对SPEC2000测试程序平均性能提高1%左右,个别例子的性能改进高达11%.     

二进制翻译中解析多目标分支语句的图匹配方法

二进制翻译技术现已成为实现软件移植的重要手段.在二进制翻译系统中,如何有效地挖掘程序的代码并对其进行高效翻译是影响系统性能的关键,而二进制代码中间接跳转语句的存在,使得静态时难以得到它的跳转目标,影响了代码的发掘率和最终的翻译效果.在通常的应用程序中,间接跳转指令经常用来实现多目标分支语义,分支目标存放在跳转表中.提出了一种解析多目标分支语句及其跳转表的方法,能够挖掘出间接跳转的目标,进而对其进行有效翻译并提高二进制翻译系统的性能.该方法提出使用语义图来对预期语义进行刻画和表达.语义图能够对考察的指令序列进行语义提取,识别出与预期语义相匹配的指令流,还可以应对编译器在不同优化选项下生成的指令,并能有效滤除不相关指令带来的干扰.实验结果表明,对于SPEC CINT2000中的部分测试用例,代码翻译的覆盖率可以提高9.85%～22.13%,相应带来的性能提升可达到8.30%～17.71%,而使用的算法时间复杂度仅为O(1).     

静态检测中断驱动程序的数据竞争

直接运行于微控制器上的中断驱动程序中可能存在一种重要的程序错误:数据竞争.然而当前主流的数据竞争静态检测技术因其服务于多线程模型程序而不适用.设计简明、易用的中断特征描述语言可以使得竞争检测具有平台无关性;同时,提出了一个流敏感的、上下文敏感的、考虑中断驱动程序原子性、易变性和部分随机性的数据竞争检测算法.该算法具有高效、精确的特点.实验表明,其检测时间与代码规模基本呈线性关系,分析17850行代码仅用时3.6s;同时,相比于基于锁集技术的典型数据竞争检测方法,其准确率平均是后者的2.13倍.     

提高堆数据局部性的动态池分配技术

动态内存分配在现代程序中被广泛使用.通用的内存分配器通常关注于降低运行时开销和内存利用率,而在发掘所分配对象之间的特性方面有所欠缺.文中展示了一个低开销的动态优化技术"动态池分配".它在运行时构造存储形状图,从中发掘动态分配对象之间的亲缘性,把具有亲缘性的对象聚集到一段内存区域(称为内存池)里,改善了它们的数据布局.作...     

指导cache静态划分的程序性能profiling优化技术

对于共享cache的多核处理器,如何管理好各个核对cache的利用,对于充分发挥多核处理器性能是很关键的问题.目前采用的cache替换方法程序间会出现性能干扰,cache静态划分技术则是通过为同时运行的程序分配不同的空间来解决性能干扰问题.为了给程序分配合适大小的cache空间,需要对程序进行性能profiling,即事先多遍运行收集程序在各种cache容量下的性能数据,这种性能profiling方法开销巨大,影响实用.为了解决性能profiling需要多遍运行程序的问题,提出了只需单遍运行的程序性能profiling优化技术.该技术利用在线的phase分析技术识别程序的运行阶段,避免对相同阶段的重复profiling;同时分析程序各phase的性能同cache容量变化的关系趋势,对于性能不敏感的容量变化则不进行profiling,降低开销.在程序运行结束后通过程序各phase在cache各种容量下的性能来估计程序在各容量下的整体性能,以指导cache静态划分.实验表明,该技术的开销仅为7%,而该方法指导的cache划分比未划分时有8%的性能改进,同多遍运行的程序性能profiling指导的cache划分性能相比仅有1%的下降.     

Cobol到Java翻译中的数据类型转换方法

将Cobol代码迁移到新的平台，如Java是减轻Cobol代码维护负担的一个有效方法．怎样将Cobol数据平滑迁移到新平台则是必须解决的基本问题之一．以前的大部分研究工作都直接将Cob01数据映射到现代程序设计语言中的基本数据类型，比如int，float等．但是，这种简单映射并不能保持原来的Cobol语义，从而导致目标码并不能与原来的代码运行一致．首先利用数据抽象技术对Cobol数据进行初步建模，在此基础上进一步提出了一个纯Java的功能等价的封装方法，可以有效地将Cobol数据描述映射到Java类型系统．该方法已经在一个Cobol2Java翻译系统——C2J翻译器中得到实现，并且应用于一个近400万行的真实银行商用系统．实验结果表明，此方法可以在保持功能等价的情况下，将Cobol数据无需手工干预地迁移到Java平台．     

迭代式全局指令调度

基于非线性控制流图的全局指令调度由于非线性控制流的控制流图的复杂性不易计算出一条指令在其所在控制流图中的优先级，因此也不易判断来自不同基本块的指令的优先顺序，从而导致在决定一条指令何时被调度出该指令所在的基本块以及调度到哪儿时倾向于保守和随意。例如D．Bernstein的全局指令调度的启发性方法优先来自这些基本块的指令：调度器当前正在调度的基本块以及与当前基本块控制等价的基本块。然而，这种启发性方法往往导致处在关键路径上的指令被滞后。本文提出的迭代式全局指令调度算法基于D.Bernstein的全局调度算法。它采用与D.Bernstein相同的启发性方法，但有选择地多次调度一个基本块使得处在关键路径上的指令被尽早调度。实验结果表明该算法以增加10％的调度时间开销提高调度器8％的性能。     

控制与数据投机优化技术的研究

控制投机和数据投机是提高程序指令级并行度的有效方法．为了保证投机指令的正确执行，须解决两个问题，即延迟触发控制投机指令导致的异常和数据投机中的别名歧义．这需要硬件的支持才能做到，所以以前在这方面的研究大多是在模拟器上进行的，侧重于描述对模拟器结构的扩展．而IA-64是第一个同时支持这两种优化的体系结构．基于此，作者用一个统一的框架在IA-64开放源码研究编译器(ORC)中首次实现了控制与投机优化．该文以编译器为侧重点，介绍了投机优化中的几个核心问题及其解决方法，其中包括一种新的用来维护投机代码正确性的算法．实验结果表明这种方法是有效的．     

低功耗编译的若干相关技术

本文综述低功耗编译相关技术。首先简要介绍了若干低功耗领域的基本术语之后，总结出了可用于降低功耗的三类编译手段：选取有助于降低功耗的传统优化，考虑功耗因素改造现有优化技术和通过编译制导配合硬件降低功耗。其次简单介绍了多线程系统和功耗模型的相关研究，最后，文章给出了低功耗编译领域研完的若干有潜力的方面，供有志进行这方面研究的研究人员参考。     

全局指令调度综述

指令调度通过调整指令之间的顺序来提高指令级并行度(ILP)。然而基本块通常很小,因而潜在的ILP也很小。随着芯片设计技术的发展,现代的处理机所包含的资源却越来越丰富。指令调度只有跨越基本块的边界(即全局指令调度)才能够充分发挥处理机潜在的和程序中固有的ILP。全局指令调度可划分为有环和无环两种。该文介绍了无环全局指令调度的几种影响力较大的算法。同时还简单介绍了有关全局指令调度的新的热点。