Survey on Instruction Selection: An Extensive and Modern Literature Review

Instruction selection is one of three optimisation problems involved in the code generator backend of a compiler. The instruction selector is responsible of transforming an input program from its target-independent representation into a target-specific form by making best use of the available machine instructions. Hence instruction selection is a crucial part of efficient code generation. Despite on-going research since the late 1960s, the last, comprehensive survey on the field was written more than 30 years ago. As new approaches and techniques have appeared since its publication, this brings forth a need for a new, up-to-date review of the current body of literature. This report addresses that need by performing an extensive review and categorisation of existing research. The report therefore supersedes and extends the previous surveys, and also attempts to identify where future research should be directed.Comment: Major changes: - Merged simulation chapter with macro expansion chapter - Addressed misunderstandings of several approaches - Completely rewrote many parts of the chapters; strengthened the discussion of many approaches - Revised the drawing of all trees and graphs to put the root at the top instead of at the bottom - Added appendix for listing the approaches in a table See doc for more inf

Instruction Set Extension of a Low-End Reconfigurable Microcontroller in Bit-Sorting Implementation

The microcontroller-based system is currently having a tremendous boost with the revelation of platforms such as the Internet of Things. Low-end families of microcontroller architecture are still in demand albeit less technologically advanced due to its better I/O better application and control. However, there is clearly a lack of computational capability of the low-end architecture that will affect the pre-processing stage of the received data. The purpose of this research is to combine the best feature of an 8-bit microcontroller architecture together with the computationally complex operations without incurring extra resources. The modules’ integration is implemented using instruction set architecture (ISA) extension technique and is developed on the Field Programmable Gate Array (FPGA). Extensive simulations were performed with the and a comprehensive methodology is proposed. It was found that the ISA extension from 12-bit to 16-bit has produced a faster execution time with fewer resource utilization when implementing the bit-sorting algorithm. The overall development process used in this research is flexible enough for further investigation either by extending its module to more complex algorithms or evaluating other designs of its components

Static resource models for code generation of embedded processors

xii+129hlm.;24c

Digital avionics design and reliability analyzer

The description and specifications for a digital avionics design and reliability analyzer are given. Its basic function is to provide for the simulation and emulation of the various fault-tolerant digital avionic computer designs that are developed. It has been established that hardware emulation at the gate-level will be utilized. The primary benefit of emulation to reliability analysis is the fact that it provides the capability to model a system at a very detailed level. Emulation allows the direct insertion of faults into the system, rather than waiting for actual hardware failures to occur. This allows for controlled and accelerated testing of system reaction to hardware failures. There is a trade study which leads to the decision to specify a two-machine system, including an emulation computer connected to a general-purpose computer. There is also an evaluation of potential computers to serve as the emulation computer

Constraint driven operation assignment for retargetable VLIW compilers

In veel consumenten elektronica producten worden processoren toegepast voor het bewerken van gedigitaliseerde signalen. Deze processoren zijn gewoonlijk ingebed in een systeem en moeten wat rekenkracht, vermogensverbruik en fabricage kosten aan stringente eisen voldoen. Door het optimaliseren van een processor voor een specifieke taak, of een kleine verzameling van taken, kan er aan strengere eisen worden voldaan. Deze specialisatie heeft een grotere diversiteit aan processor types tot gevolg. Door het toepassen van geautomatiseerde processor ontwerp en programmeer systemen wordt er getracht om de ontwikkelkosten in de hand te houden. Een processor kan onder andere geoptimaliseerd worden door het toepassen van een incompleet communicatie netwerk in de processor. Daarnaast is het wenselijk om meerdere register files toe te passen in een processor met een groot aantal parallelle bewerkingseenheden. Deze optimalisaties hebben tot gevolg dat er veel hulp en expertise van programmeur nodig is om hoogwaardige microcode te genereren met behulp van traditionele code generatie technieken in een compiler. Met de in dit proefschrift beschreven code generatie methode is het in veel gevallen wel mogelijk om hoogwaardige microcode volledig automatisch te genereren. Het toepassen van een incompleet netwerk in de processor maakt het toekennen van basis bewerkingen aan bewerkingseenheden een moeilijke taak voor de code generator. Een toekenning moet namelijk zo plaatsvinden dat voor iedere bewerking die uitgevoerd wordt op een bewerkingseenheid er een kanaal in het netwerk van de processor is, dat gebruikt kan worden om het resultaat naar de bewerkingseenheid toe te sturen die de resultaat consumerende bewerking uitvoerd. Dit communicatiekanaal en de bewerkingseenheid moeten tevens op het gewenste tijdstip beschikbaar zijn. In de voorgestelde code generatie methode wordt er gezocht naar een oplossing. Na het nemen van een bewerkings toekenningsbelissing wordt er geanalyseerd welke toekomstige beslissings opties niet tot een oplossing kunnen behoren gegeven de reeds gemaakte beslissingen. Deze gevallen worden verwijderd uit de zoekruimte zodat tijdens toekomstige beslissingen andere toekenningsbeslissingen zullen worden geprobeerd. Indien er gedetecteerd wordt dat er gegeven de gemaakt beslissingen geen oplossing bestaat, dan worden er beslissingen ongedaan gemaakt en andere opties geprobeerd. Het verwijderen van zoveel mogelijk beslissings opties die niet tot een oplossing behoren, verminderd het aantal keer dat er op een beslissing terug gekomen moet worden en de tijd die nodig is om een oplossing te vinden Voor het bewerking aan bewerkingseenheid toekenings probleem wordt er een conflict graaf opgesteld waarin alle opties en combinatie van niet toegestane opties gerepresenteerd worden. Gevallen die zeker niet tot een oplossing behoren worden gevonden met algoritmes die rekentijd effici¨ent zijn. Indien door analyse wordt vastgesteld dat twee bewerkingen op hetzelfde tijdstip uitgevoerd moeten worden dan wordt er een kant in de conflict graaf toegevoegd. Deze kant sluit uit dat deze beide bewerkingen aan dezelfde bewerkingseenheid wordt toegekend. Indien er wordt vast gesteld dat een bewerking op een specifieke bewerkingseenheid moet worden uitgevoerd dan wordt deze informatie gebruikt om nauwkeuriger het tijdsinterval te bepalen waarin de operatie uitgevoerd kan worden. De voorgestelde toekenningstechnieken zijn ge-implementeerd in een prototype codegenerator FACTS. Deze code generator is gekoppeld aan de processor synthese omgeving AjRT-designer. Door het koppelen van FACTS aan AjRT-designer kunnen processoren, die bevroren zijn na synthese, hergeprogrammeerd worden. Deze omgeving is gebruikt om de codegeneratie technieken in FACTS te evalueren voor industrieel relevante applicatie domein specifieke processor ontwerpen. De resultaten tonen aan dat er met deze technieken in veel gevallen microcode gegenereerd kan worden die de opslag capaciteit van de register files en de beschikbare verbindingen in de VLIW-processor respecteert en aan stringente eisen wat betreft de rekentijd voldoet