3. Die Code-Morphing-Software - TU Bergakademie Freiberg

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Translation Cache heraus ausgeführt wurde, wird überprüft, ob sich der nächste Codeblock ebenfalls bereits im Translation Cache befindet. Ist dies der Fall, so wird er von dort aus ausgeführt. Andernfalls übernimmt der Interpreter seine Verarbeitung. Eine Besonderheit stellt der Fall dar, bei dem es während der Ausführung zu einer Exception (Ausnahme) kommt. Dies kann durch herkömmliche Fehler wie Page Fault oder Division durch 0, durch Interrupts oder aufgrund der Übersetzung ausgelöst werden. [3] Interpreter not found Start exceeded translation Threadhold? find next instruction in Tcache? Abbildung 12: Flussdiagramm der CMS Die einzelnen Möglichkeiten zur Optimierung sollen im Folgenden kurz erläutert werden. Zunächst werden die Compilerähnlichen-Optimierungsverfahren in Tabelle 2 dargestellt. [5] Optimierung Beschreibung Common Subexpression Elimination Redundante Anweisungen und Ausdrücke werden eliminiert. Beispiel: P=A+B+C, Q=A+B+D --> Zusammenfassen von A+B: S=A+B --> Einsetzen in Ausgangsgleichungen: P=S+C, Q=S+D Copy Propagation Zuweisungen wie X:=Y werden weit gehend vermieden. Es wird so lange wie möglich wird mit Y gearbeitet. Dead-Code Elimination Code der nicht ausgeführt wird, wird entfernt. Constant Folding Ist eine Variable über den gesamten Programmablauf konstant, so wird sie durch die entsprechenden Konstante ersetzt. Loop Invariant Code Removal Code, welcher innerhalb einer Schleife nicht verwendet wird, wird ausserhalb der Schleife platziert. Loop Strength Reduction Komplizierte Ausdrücke innerhalb von Schleifen werden vereinfacht. Beispiel: for (j=x;j>0;j--) {t=4*j; ...} Ersetzen durch: t:=x; for (j=x;j>0;j--) {t=t-4;...} Loop Induction-Variable Elimination Elimination von Zählvariablen innerhalb von Schleifen. Tabelle 2: Compilerähnliche Optimierungen no interpret next instruction yes no fault found Rollback fault translate region, store in Tcache execute translation from Tcache Beispiel: t=4*j;u=4*i; --> i>j ist identisch mit u>t chain Translator 14
Neben den Compilerähnlichen Optimierungen gibt es noch x86 spezifische Optimierungen. Diese beschränken sich auf das Entfernen unnötig gesetzter Condition Codes. Setzt eine Instruktion bestimmte Flags, welche jedoch von Programm nicht ausgelesen werden, so ist es nicht notwendig diese Flags zu setzen. Die letzte Gruppe bilden die VLIW spezifischen Optimierungen. Sie entfernen unnötige Sprünge und können somit mehrere x86 Codeblöcke vereinen. [1], [3] Der Ablauf einer Schrittweisen Übersetzung ist in Abbildung 13 dargestellt. [1] addl x86 Code %eax,(%esp) // load data from stack, add to %eax addl %ebx,(%esp) // ditto, for %ebx movl %esi,(%ebp) // load %esi from memory subl %ecx,5 // substract 5 from %ecx register frontend ld %r30,[%esp] // load data from stack into temporary add.c %eax,%eax,%r30 // add to %eax, set condition codes ld %r31,[%esp] add.c %ebx,%ebx,%r31 ld %esi,[%ebp] sub.c %ecx,%ecx,5 optimizer ld %r30,[%esp] // load data from stack only once add %eax,%eax,%r30 add %ebx,%ebx,%r30 // reuse data loaded earlier ld %esi,[%ebp] sub.c %ecx,%ecx,5 // only this last condition code needed scheduler ld %r30,[%esp]; sub.c %ecx,%ecx,5 ld %esi,[%ebp]; add %eax,%eax,%r30; add %ebx,%ebx,%r30 Abbildung 13: Beispiel einer schrittweisen Übersetzung 15
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