基于Spock的软件开发工具链研究和设计

论文摘要

随着集成电路和半导体的迅速发展，DSP处理器的应用得到了广泛的推动，DSP的设计由三个部分组成：DSP的硬件实现，软件开发工具链的设计以及系统综合和验证。软件开发工具链在整个流程中占据着重要的作用。本文研究了软件开发工具链的组织结构、设计理论及实现原理，工具链涉及到编译器，汇编器，链接器，仿真器和调试器。在此基础上，针对自主研发的嵌入式DSP处理器Spock设计了一套软件开发工具链。Spock是一个32位指令、16位数据、RISC结构的DSP处理器，能够用于音频处理和视频处理SoC进行熵编／解码加速。软件开发工具链中，编译器基于LCC进行了设计改进，然后移植了前端代码，开发后端并加入优化。汇编器用C／C++开发，完成前端词法语法分析和后端目标代码生成，链接器用XML脚本辅助设计，完成符号解析和重定位。仿真器和调试器用C／C++完成实现。本文研究设计的编译器，汇编器，链接器，仿真器和调试器具有很好的性能和可靠性，对DSP的设计起到了很好的推动作用。同时，本文在软件开发工具链的设计中总结了针对DSP的软件工具链的设计流程，该方法具有一定的通用价值，尤其对探索DSP开发的合理化流程有重要贡献。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外IC设计状况
• 1.2 DSP的发展
• 1.3 软件开发工具链的设计方法
• 1.4 工具链组织结构
• 1.5 课题的来源、研究目的
• 1.5.1 课题的来源
• 1.5.2 研究目的
• 1.6 本文的结构和主要研究内容
• 第二章 DSP及Spock介绍
• 2.1 DSP概念及特点
• 2.1.1 指令集的比较
• 2.1.2 体系结构比较
• 2.2 Spock的结构及特点
• 2.2.1 Spock DSP的硬件结构
• 2.2.2 Spock的主要特点
• 2.2.3 Spock指令集
• 2.2 4 Spock的流水线定义
• 2.4.5 Spock控制通路
• 2.2.6 Spock数据通路
• 第三章 工具链组织结构
• 3.1 工具链介绍
• 3.2 编译器原理和工作过程
• 3.2.1 词法分析程序
• 3.2.2 语法分析程序
• 3.3.3 语义分析程序
• 3.3.4 中间代码生成器
• 3.3.5 代码优化程序
• 3.3.6 目标代码生成
• 3.3.7 符号表管理
• 3.3.8 错误处理
• 3.3 汇编器的工作原理
• 3.4 链接器介绍
• 3.5 仿真器与调试器
• 第四章 LCC原理及在Spock上的实现
• 4.1 LCC的引入
• 4.2 LCC原理分析
• 4.2.1 LCC的数据结构
• 4.2.2 LCC的编译流程
• 4.2.3 LCC的词法和语法分析
• 4.2.4 LCC的后端设计
• 4.3 LCC在 Spock上的实现
• 4.3.1 基本数据结构定义
• 4.3.2 寄存器和存储器使用约定
• 4.3.3 函数调用约定
• 4.3.4 指令选择
• 4.3.5 寄存器分配
• 4.3.6 前后端接口函数实现
• 4.4 Spock中对 LCC的优化
• 4.4.1 临时寄存器的分配优化
• 4.4.2 寄存器变量分配寄存器的优化
• 第五章 Spock工具链其他工具的设计
• 5.1 Spock的汇编器
• 5.2 Spock的链接器
• 5.3 Spock指令仿真器和调试器
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢