Retargierbare Codeerzeugung für digitale Signalprozessoren

Abstract

Digitale Signalprozessoren (DSPs) sind programmierbare Bausteine mit speziellen, für rechenintensive Anwendungen optimierten Befehlssätzen, welche vor allem zur Signalverarbeitung unter Echtzeitbedingungen eingesetzt werden. Aufgrund fehlender DSP-spezifischer Optimierungstechniken erzeugen derzeitige Hochsprachen-Compiler für DSPs meist sehr schlechten Code, so daß der Großteil der DSP-Software auch heute noch zeitaufwendig in Assemblersprachen entwickelt werden muß. Dies bedeutet einen erheblichen Flaschenhals in der Entwicklung eingebetteter Systeme. In dieser Arbeit werden neue Compilertechniken vorgestellt, welche die besonderen Randbedingungen im DSP-Bereich berücksichtigen. Hierzu zählen Optimierungstechniken, welche die charakteristischen Hardware-Eigenschaften von DSPs (u.a. spezialisierte Register, parallele Maschinenbefehle, separate Adreßrecheneinheiten) zur Verbesserung der Codequalität ausnutzen, mit dem Ziel, den Einsatz von Compilern auch im DSP-Bereich zu ermöglichen. Gleichzeitig sind diese Techniken hinreichend allgemein gehalten, um auf eine ganze Klasse von DSPs anwendbar zu sein. Diese Eigenschaft wird als Retargierbarkeit bezeichnet. Retargierbare Compiler helfen bei der Optimierung von Prozessorarchitekturen für gegebene Anwendungen. Das in dieser Arbeit vorgestellte Compilersystem RECORD ermöglicht die automatische Anpassung von Compilern an neue Prozessoren auf der Basis von Prozessormodellen, die in einer Hardware-Beschreibungssprache spezifiziert sind. Hierdurch wird die notwendige Brücke zwischen dem Compilerbau und dem computergestützten Entwurf integrierter Schaltungen geschlagen. Experimentelle Ergebnisse für realistische Prozessoren zeigen die praktische Anwendbarkeit der vorgestellten Techniken.