面向IXP网络处理器的位域优化和内联优化.pdf

分类号 TP3

UDC 编号


中国科学院研究生院
硕士学位论文

面向 IXP 网络处理器的位域优化和内联优化
汤 伟



指导教师 吴承勇 副研究员

申请学位级别 工学硕士 学科专业名称 计算机系统结构

论文提交日期 2005 年 4 月 论文答辩日期 2005 年 6 月

培养单位 中国科学院计算技术研究所

学位授予单位 中国科学院研究生院


答辩委员会主席
声 明

我声明本论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成
果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文中不包含
其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做
的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名： 日期：




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作者签名： 导师签名： 日期：
摘 要
网络处理器是针对网络处理而优化设计的专用指令集处理器。其底层硬件体系结构
经过特殊的设计能够以线速率处理和传输网络数据包。但程序员为了编写有效的网络处
理程序必须熟悉网络处理器底层硬件结构，这样编写出的程序虽然效率较高，但是重用
性和移植性都较差；并且随着网络处理器体系结构的不断复杂，程序员的负担将更重。
为此需要提供一种高层的，包含语言、编译器、运行时系统的综合编程环境让程序员能
够更加有效的写程序而不需要关注硬件细节。为程序员提供了灵活的编程接口，可以通
过软件实现各种网络处理协议和服务，降低了开发成本和开发周期。
网络处理器的特殊体系结构为编译技术提供了新的机会，本文分为两个独立的部分
介绍了在网络处理器 IXP 编程环境项目中实现的两个针对其体系结构的编译优化技术—
—位域优化和内联优化。
位域优化是一种针对 IXP 中位操作指令集的窥孔优化技术。通过向传统的数据流分
析技术中引入位信息，建立基于位信息的定值-使用和使用-定值链，以及使用模式匹配
技术进行指令合并。实验数据显示通过位域优化，可以删除 %－%的指令。
内联优化是一种传统的编译器优化技术，但是 IXP 处理器体系结构的独特性为内联
优化提供了新的机会。通过关键路径提取技术以及迭代编译，内联优化可以更有效的进
行分析和扩展。实验数据显示通过内联优化最终的网络处理的速度可以提高 8%。

关键词：网络处理器 内联优化 位域优化 编译器