JP3113792B2 - 最適化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】機械語プログラム中の命令を並べ
替え、最適な実行順序にする最適化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パイプライン処理導入により機械
語プログラムの実行の高速化を意図したマイコンシステ
ムが盛んに研究されている。このパイプライン処理では
機械語プログラムを実行するにあたって、機械語プログ
ラムの各命令の各ステージを並列に実行することで処理
の高速化を図っている。

【０００３】パイプライン処理によって機械語プログラ
ム中の各命令が並列実行される様子を以下に説明する。
図１４は、パイプライン処理が如何にして行われるかを
示した図である。本図において『mov mem,D0』、『mov
10,D1』、『add D0,D0』が縦方向に並んでいるが、これ
らの命令は、順々に実行されることを示している。本図
において『mov mem,D0』から見て横方向に５つの四角形
が並び、各四角形間は、白抜きの右向きの矢印で区切ら
れているが、これは、『mov mem,D0』が、『IF』、『DE
C』、『EX』、『MEM』、『WB』といった５つのステージ
を有し、これらのステージが順々に実行されることを示
している。

【０００４】上記『IF』は、命令取り出しのステージで
あり、『DEC』は、命令解読のステージである。また『E
X』は、命令実行のステージである。『MEM』は、メモリ
からのデータ読み出し及びメモリに対するデータ書き込
みのステージであり、『WB』は、レジスタに対するデー
タの書き込みのステージである。『mov mem,D0』と同様
に、『mov 10,D1』から見て横方向にも『IF』、『DE
C』、『EX』、『MEM』、『WB』の５つのステージを示す
５つの四角形が並んでいる。また本図では、『mov mem,
D0』の『DEC』の下には『mov 10,D1』の『IF』があり、
『mov mem,D0』の『EX』の下には『mov 10,D1』の『DE
C』があることがわかる。これはパイプライン処理で
は、『mov 10,D1』の各ステージが、『mov mem,D0』の
各ステージより１ステージだけ遅れて実行されることを
示している。

【０００５】『mov 10,D1』と同様に、『add D0,D0』か
ら見て横方向にも『IF』、『DEC』、『EX』、『MEM』、
『WB』の５つのステージを示す５つの四角形が並んでい
る。また本図では、『mov 10,D1』の『DEC』の下には
『add D0,D0』の『IF』があり、『mov 10,D1』の『EX』
の下には『add D0,D0』の『DEC』があることがわかる。
これはパイプライン処理では『add D0,D0』のステージ
が『mov 10,D1』の各ステージより１ステージだけ遅れ
て実行されることを示している。各命令のステージが上
記のように実行されることで、パイプライン処理におけ
る並列実行は行われる。

【０００６】上記の例における『mov mem,D0』−『mov
10,D1』間、『mov 10,D1』−『addD0,D0』間は、その前
後の命令で用いた資源と異なった資源を用いていたた
め、命令間の依存関係が無かった。ところが、依存関係
がある２つの命令の実行順序が連続しており、先の命令
の実行結果を次の命令がＡＬＵ演算、アドレス演算で使
用する場合、上記の命令の並列実行に支障が生じてしま
う（ここで、資源（リソース）とは、値を記憶しておく
ためのハードウェア的要素をいい、レジスタ、メモリが
該当する。また、ゼロフラグ、キャリーフラグ等、プロ
セッサが有する各種フラグも値を記憶しておくことがで
きるから、資源と称される。このような資源に値を記憶
させることは資源の定義といい、命令において資源にメ
モリに記憶された値を利用することは資源の使用とい
う。）。

【０００７】次に依存関係がある２つの命令が連続した
ため、パイプライン処理に支障をきたす様子を次に説明
する。図１５は、ハザードによるパイプライン処理への
障害を表した図である。『mov 10,D1』、『mov mem,D
0』、『add D0,D0』が縦方向に並んでいるが、これらの
命令は、並列実行可能であることを示している。本図に
おいて『mov mem,D0』から見て横方向に、『IF』、『DE
C』、『EX』、『MEM』、『WB』といった５つのステージ
が並び、『add D0,D0』の横方向にも、『IF』、『DE
C』、『EX』、『MEM』、『WB』といった５つのステージ
が並んでいる。本図において、『IF』、『DEC』までは
１ステージの遅れで、『add D0,D0』の各ステージが実
行されているが、次の『add D0,D0』の『EX』が『mov m
em,D0』の『MEM』ステージと同じサイクルで行われず、
『mov mem,D0』の『WB』ステージと同じサイクルで行わ
れていることがわかる。これは、『add D0,D0』の実行
には、『mov mem,D0』の実行結果が必要であり、その実
行結果が『mov mem,D0』が『EX』のステージでは確定し
ておらず、『mov mem,D0』が『MEM』のステージになっ
て初めて確定するからである。実際にメモリから読み出
された値がレジスタに書き込まれるのは『WB』ステージ
終了後であるが、プロセッサ内部では『MEM』ステージ
終了後にメモリから読み出された値が確定する。

【０００８】この一例のように、命令と、その命令の実
行結果を利用する命令とが順に並ぶことで、パイプライ
ン処理を妨げてしまう場合がある。このように、パイプ
ライン処理において先行命令の実行結果が確定しないた
め、次の命令の実行が遅れてしまう状況は、ハザードと
称される。上記の一例は、ＡＤＤ演算を一例にしている
が、他にも、ＭＵＬ演算、ＳＵＢ演算、ＤＩＶ演算等の
ＡＬＵ演算がメモリからの読み込みを伴う先行命令の実
行結果を用いている場合、この先行命令とＡＬＵ演算の
命令とはハザードの要因となる。またアドレスレジスタ
を介したアドレス演算がメモリからの読み込みを伴う先
行命令の実行結果を用いている場合でも、先行命令とア
ドレス計算の命令とはハザードの要因になる。以上のハ
ザードは上記５つのステージを持つパイプラインプロセ
ッサに対応したものであるが、パイプラインの構成によ
り他の命令の並びがハザードの要因となることもある。

【０００９】ハザードによる実行遅延や実行速度の低下
に対処するため、従来から命令スケジューリングといっ
た処理が行われてきた。命令スケジューリングとは、機
械語プログラムの命令の順序を並び替え、ハザードの要
因となる命令間に機械語プログラム内の別の命令を介在
させるハザード解消法である。このように命令スケジュ
ーリングを行うことでハザードを解消することが可能と
なるが、この並べ替えは、機械語プログラムの意味が変
わらないように行う必要がある。そのため、従来の命令
スケジューリングでは、有向非巡回グラフ（Directed A
cyclic Graph :以下、ＤＡＧと略す。）によって命令間
の依存関係を保存しておき、元のプログラムの意味が変
わらない範囲で基本ブロック内の命令の並べ替えを行っ
ていた（基本ブロックとは、プログラム中の連続命令列
であって、列の途中からの飛び出しもなく、また途中へ
の飛び込みもないものをいう。）。

【００１０】以降このＤＡＧについて説明する。従来の
ＤＡＧは、機械語プログラム中の各命令がノ−ド（命令
ノ−ド）になっており、各命令ノ−ド間は、定義−使用
間のリンク、使用−定義間のリンク、定義−定義間のリ
ンクによって結合されている。 ・定義−使用間のリンク 定義−使用間のリンクとは、ある命令によって定義され
た資源が、どの命令で使用されるかを示している。

【００１１】（１）『mov 100,D0』 （２）『add D0,D1』 例えば、（１）、（２）の命令列には、レジスタD0を介
してのデータフローが存在している。このレジスタD0を
介してのデータフローが存在するため、命令（１）
（２）の順序を入れ替えることは、データフローを崩す
ことになる。そのため命令スケジューリングは、定義−
使用間のリンクの内容に基づいて、その定義−使用間の
リンクで規定された実行順序を入れ替えないように行わ
れる。 ・使用−定義間のリンク 使用−定義間のリンクとは、ある命令によって使用され
た資源が、どの命令で定義されたかを示している。命令
の並べ替えを行うにあたって、定義−使用間のリンクに
加えて、使用−定義間のリンクがなぜ必要であるかを以
下の（１）〜（４）の命令列を用いて説明する。

【００１２】（１）『mov 100,D0』 （２）『add D0,D1』 （３）『mov 200,D0』 （４）『add D0,D2』 この命令列において（１）−（２）の命令列には、レジ
スタD0を介してのデータフローが存在している。（３）
−（４）の命令列にも、レジスタD0を介してのデータフ
ローが存在している。レジスタD1、D2の格納値の初期値
が０であったとする。そしてこの（１）〜（４）の命令
列を並べ替えて、（３）−（２）−（１）−（４）の順
序にすると、機械語プログラムの実行によってレジスタ
D1に２００が加算され、レジスタD2に１００が加算され
るので、機械語プログラムの意味が変わってしまう。同
様に（１）−（３）−（２）−（４）の順序にすると、
この機械語プログラムの実行によってレジスタD1に２０
０が加算され、レジスタD2に２００が加算されるので、
機械語プログラムの意味が変わってしまう。そのため、
ＤＡＧでは、（２）−（３）間においてレジスタD0に関
しての依存関係を使用−定義間のリンクに保存してお
き、瑕疵ある並べ替えを防いでいる。 ・定義−定義間のリンク 定義−定義間のリンクとは、ある命令によって定義され
た資源が、他のどの命令で定義されるかを示している。
命令の並べ替えを行うにあたって、定義−定義間のリン
クがなぜ必要であるかを以下の（１）（２）（３）の命
令列を用いて説明する。

【００１３】（１）『mov 100,D0』 （２）『mov 200,D0』 （３）『add D0,D2』 例えば、（２）−（３）の命令列には、レジスタD0に対
してのデータフローが存在している。また（１）の命令
列は、レジスタD0についての定義である。この（１）〜
（３）の命令列を並べ替えて、（２）−（１）−（３）
の順序にすると、この機械語プログラムの実行によって
レジスタD0に１００が加算されるので、機械語プログラ
ムの意味が変わってしまう。このような瑕疵ある並び替
えを防ぐため、ＤＡＧでは、（１）−（２）間において
レジスタD0に関して、定義−定義といった依存関係を定
義−定義間のリンクに保存しておき、瑕疵ある並べ替え
を防いでいる（尚、上記の（１）（２）のように、同一
資源の定義が順に並ぶような命令列は、アセンブラ言語
で記述されたプログラムには見られないが、コンパイラ
が高級言語から機械語言語への翻訳を行う際、アセンブ
リ言語を出力するにあたって出力されることがあ
る。）。

【００１４】上記のＤＡＧを参照して、最適化装置が機
械語プログラムの意味を保障しつつも命令スケジューリ
ングを行う様子を図面を参照しながら説明する。図１６
は、従来の最適化装置によって並べ替えが行われる様子
を示した説明図である。本図において図中の白抜きの丸
○は、機械語プログラム中のそれぞれの命令を示し、ま
た丸中の数値は各命令の元の順序を示す。図中の４−５
−６−７間の実線の矢印は、これらの命令間のリンクを
示し、１−２−３間の破線の矢印はこれらの命令間のリ
ンクを示している。本図において、命令５、６を示す丸
は網掛けを施している。これらの命令５、６間のＤＡＧ
には、『×』が存在するが、これは命令５、６間でハザ
ードになっていることを示している。

【００１５】最適化装置は、プログラム中の飛び越し命
令を検出し、検出結果に基づいて、機械語プログラムを
基本ブロックに分割する。この例では命令１〜７中に飛
び越し命令は無く、基本ブロックは、命令１から命令７
までの命令によって構成されている。分割後、機械語プ
ログラム中の各命令を命令ノ−ドとし、その基本ブロッ
ク内の定義−使用関係、使用−定義関係、定義−定義関
係を検出し、検出結果に基づいて、定義−使用間のリン
ク、使用−定義間のリンク、定義−定義間のリンクを生
成する。これらの間のリンクを生成することで、図中の
命令のうち、１−２−３の命令が１つに連鎖し、４−５
−６−７の命令が１つのＤＡＧに結合する。生成したリ
ンクによって命令が連鎖すると、最適化装置は、これら
の間のリンクの実行順序が損なわれないように命令列の
並べ替えを行う。図の一例では、最適化装置は命令列４
−５−６−７の５−６間に命令列１−２−３の命令１を
挿入し、また、７の命令の後に２−３の命令を挿入し
て、並べ替えを行っている。このように最適化装置が、
ハザードの命令列間に他の命令を介在させることでハザ
ードの対処が行われ、実行遅延や実行速度の低下の解消
が行われる。

【００１６】尚、４−５−１−６−７−２−３といった
順序は一例であり、４−１−５−２−６−７−３や、１
−４−５−２−６−７−３というように、ＤＡＧに示さ
れた依存関係を損なわない限り、どのような順序に並べ
替えてよい。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、図１７の一例に示すように、基本ブロックに
おける全ての命令がＤＡＧによって１つに連鎖した場
合、ハザードを解消できる余地が残っているのに命令の
並べ替えが行えず、ハザードを解消することができなく
なることがあるといった問題点があった。

【００１８】図１７は、基本ブロック内の命令が１つに
結合したＤＡＧを示す図である。本図において『mov (A
0),D1』『add D1,D1』では、『mov (A0),D1』で定義さ
れたレジスタD1の値を『add D1,D1』で使用するため、
ハザードが生じることがわかる。ここでハザードを解消
するには、連続の前方にある命令、即ち、『mov 10,D
0』『mov D0,A0』『mov A0,mem』・・・の何れかを挿
入する必要があるが、『mov (A0),D1』に至るＤＡＧを
辿ってゆけば、これらの命令は何れも、『mov (A0),D
1』と依存関係があることがわかる。故に、ハザード要
因間にそれらの命令を移動することは、依存関係を崩す
ことになり、ハザードの解消は不可能になる。

【００１９】本発明は上記問題点に鑑み、使用−定義間
の依存関係、定義−定義間の依存関係をグラフに表さな
くても、ハザードの解消を確実に行える最適化装置を提
供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の問題点に鑑み、本
発明の請求項１の最適化装置は、プログラム中の命令の
順序を並び替えて命令の順序を最適化する最適化装置で
あって、前記プログラム中の分岐を含まないプログラム
部分について、資源に値を定義する命令を親とし、その
資源の値を使用する命令を子として、親子関係を有する
全ての命令を順次結合し、親から子への方向を有する有
向非巡回グラフを複数個生成する有向非巡回グラフ生成
手段と、親子関係にある命令の並びがハザードを生じさ
せることを示すハザード情報をその並びの親子間に設定
するハザード情報設定手段と、各有向非巡回グラフから
親が無い命令又は親が決定済みの命令を候補命令として
選択する候補選択手段と、選択された候補命令の中か
ら、ハザード情報が各有向非巡回グラフのどの親子間に
設定されているかに基づいて、ハザードを生じさせない
1つの命令を決定する命令決定手段と、命令が決定され
る毎に候補選択手段を起動する制御手段と、決定された
命令を示す情報を、決定された順に実行順序として記憶
する記憶手段とを備え、前記命令決定手段は、記憶手段
に記憶された命令情報により示される命令により、使用
されている資源と未使用の資源とを記憶する資源管理手
段と、候補選択手段により選択された候補命令に、資源
管理手段において使用中とされた資源の内容を破壊せ
ず、尚且つ、その親との間にハザード情報が設定されて
いない命令が存在する場合、その命令を決定すると共
に、 そのような命令が存在しない場合、以前に決定され
た命令を示す命令情報を記憶手段に記憶されている実行
順序から消去して、候補選択手段が以前に起動された際
に選択した候補命令のうち、以前に決定された命令とは
異なる命令を決定す る決定手段とからなることを特徴と
している。

【００２１】また、請求項２の最適化装置は、決定手段
は、候補選択手段によって選択された命令と直前に決定
された命令との間にハザード情報が設定されているか設
定されていないかを判定する第１の判定部と、候補選択
手段によって選択された命令と直前に決定された命令と
の間にハザード情報が設定されていると第１の判定部に
よって判定された場合、第１の優先度をその選択された
命令に設定する第１の優先度設定部と、選択された命令
と直前に決定された命令との間にハザード情報が設定さ
れていないと第１の判定部によって判定された場合、第
１の優先度より高い第２の優先度をその選択された命令
に設定する第２の優先度設定部と、資源管理手段におい
て使用中の資源の内容を破壊しない命令であって、設定
された優先度が最も高い命令を１つ決定する適合命令決
定部とを備えることを特徴としている。

【００２２】また、請求項３の最適化装置は、決定手段
は、有向非巡回グラフにおいて候補選択手段によって選
択された命令と直前に決定された命令との間にハザード
情報が設定されていない場合、その命令を含む有向非巡
回グラフの子の方向にハザード情報が存在するか存在し
ないかを判定する第２の判定部と、第２の優先度設定部
は、その命令を含む有向非巡回グラフの子の方向にハザ
ード情報が存在しないと第２の判定部によって判定され
た場合、その選択された命令に第１の優先度より高い第
２の優先度を設定し、その命令を含む有向非巡回グラフ
の子の方向にハザード情報が存在すると第２の判定部に
よって判定された場合、その選択された命令に第２の優
先度より高い第３の優先度を設定することを特徴として
いる。

【００２３】また、請求項４の最適化装置は、資源管理
手段は、オンで使用中を示しオフで未使用を示す状態フ
ラグを各資源に対応づけて記憶する状態フラグ記憶部
と、適合命令決定部によって命令が決定されると、決定
された命令で定義される資源の状態フラグをオフからオ
ンに切り換える第１の切り換え部と有向非巡回グラフ中
のその命令の親命令の他の子命令において当該資源の値
を使用している他の全ての子命令が既に決定されている
ことを確認することにより適合命令決定部によって決定
された命令が資源の最後の使用であるか否かを判定する
第１の最終使用判定部と、最後の使用であると判定され
ると、その資源の状態フラグをオンからオフへと切り換
える第２の切り換え部とを備えることを特徴としてい
る。

【００２４】また、請求項５の最適化装置は、決定手段
は、第１、第２の優先度設定部によって優先度が設定さ
れた命令が資源の状態フラグがオンである資源の最後の
使用であるか否かを判定する第２の最終使用判定部と、
適合命令決定部は、第２の最終使用判定部によって最後
の使用であると判定された命令の優先度が最も高けれ
ば、その命令を決定することを特徴としている。

【００２５】また、請求項６の最適化装置は、記憶手段
は更に、第１、第２の優先度設定部によって優先度が設
定された命令が何れも使用中の資源を定義する場合、直
前に記憶された命令の情報を削除し、第１の切り換え部
は更に、情報が削除された命令で定義される資源の状態
フラグをオンからオフに切り換え、適合命令決定部は更
に、命令の情報が削除されると、状態フラグ記憶部にお
いて使用中の資源の値を破壊せず、かつ優先度が最も高
い命令を決定することを特徴としている。

【００２６】また、請求項７の最適化装置は、決定手段
は更に、第１、第２の優先度設定部によって設定された
優先度が最も高い命令において定義されている資源が状
態フラグ記憶部において使用中である場合、当該状態フ
ラグ記憶部において未使用である資源を判定する未使用
資源判定部と、その優先度が最も高い命令において定義
される資源と、その命令を含む有向非巡回グラフにおけ
る当該資源とデータフローを有する命令で使用されてい
る当該資源とを、未使用と判定された資源に書き換える
書き換え部を備え、適合命令決定部は、未使用の資源に
書き換えられた命令を決定することを特徴としている。

【００２７】

【作用】本発明の請求項１の最適化装置によれば、前記
プログラム中の分岐を含まないプログラム部分につい
て、資源に値を定義する命令を親とし、その資源の値を
使用する命令を子として、親子関係を有する全ての命令
が順次結合され、親から子への方向を有する有向非巡回
グラフが有向非巡回グラフ生成手段によって複数個生成
される。有向非巡回グラフ生成手段によって生成された
この有向非巡回グラフは、定義−使用間のリンクのみで
結合され、使用−定義間のリンク、定義−定義間のリン
ク無しで上記プログラム部分内の資源間の依存関係を表
している。有向非巡回グラフの生成後、親子関係にある
命令の並びがハザードを生じさせることを示すハザード
情報がハザード情報設定手段によってその並びの親子間
に設定される。

【００２８】このように生成された各有向非巡回グラフ
から親が無い命令又は親が決定済みの命令が候補命令と
して候補選択手段によって選択される。選択された命令
の中から、ハザード情報が各有向非巡回グラフのどの親
子間に設定されているかに基づいて、命令決定手段によ
ってハザードを生じさせない１つの命令が決定される。
命令決定手段によって命令が決定される毎に制御手段に
よって候補選択手段が起動される。命令決定手段による
決定と、制御手段による起動制御とが繰り返されること
で、決定された命令を示す情報が記憶手段によって決定
された順に実行順序として記憶される。

【００２９】上記命令決定手段は、資源管理手段、決定
手段を含んでおり、この資源管理手段は、記憶手段に記
憶された命令情報が示す命令により、使用される資源と
未使用の資源とを記憶している。また、候補選択手段に
より選択された候補命令に、資源管理手段において使用
中とされた資源の内容を破壊せず、尚且つ、その親との
間にハザード情報が設定されていない命令が存在する場
合、その命令が決定され、 そのような命令が存在しない
場合、以前に決定された命令を示す命令情報が記憶手段
に記憶されている実行順序から消去され、候補選択手段
が以前に起動された際に選択した候補命令のうち、以前
に決定された命令とは異なる命令が決定される。 資源管
理手段、決定手段が上記のように作用した結果、記憶手
段によって記憶された実行順序がハザードが解消された
実行順序になる。

【００３０】また、請求項２の最適化装置によれば、候
補選択手段によって選択された命令と直前に決定された
命令との間にハザード情報が設定されているか設定され
ていないかが第１の判定部によって判定される。候補選
択手段によって選択された命令と直前に決定された命令
との間にハザード情報が設定されていると判定された場
合、第１の優先度がその選択された命令に設定される。

【００３１】一方選択された命令と直前に決定された命
令との間にハザード情報が設定されていないと判定され
た場合、第２の優先度設定部によって第１の優先度より
高い第２の優先度がその選択された命令に設定される。
優先度の設定がこのように行われると、資源管理手段に
おいて使用中の資源の内容を破壊しない命令であって、
設定された優先度が最も高い命令が適合命令決定部によ
って１つ決定される。

【００３２】また、請求項３の最適化装置によれば、有
向非巡回グラフにおいて候補選択手段によって選択され
た命令と直前に決定された命令との間にハザード情報が
設定されていない場合、第２の判定部によってその命令
を含む有向非巡回グラフの子の方向にハザード情報が存
在するか存在しないかが判定される。存在しないと判定
された場合、第２の優先度設定部によってその選択され
た命令に第１の優先度より高い第２の優先度が設定され
る。

【００３３】一方、その命令を含む有向非巡回グラフの
子の方向にハザード情報が存在すると第２の判定部によ
って判定された場合、第２の優先度設定部によってその
選択された命令に第２の優先度より高い第３の優先度が
設定される。また、請求項４の最適化装置によれば、資
源管理手段は、状態フラグ記憶部を含んでいる。また状
態フラグ記憶部には、オンで使用中を示しオフで未使用
を示す状態フラグを各資源に対応づけて記憶している。
適合命令決定部によって命令が決定されると、第１の切
り換え部によって決定された命令で定義される資源の状
態フラグがオフからオンに切り換えられる。また、第１
の最終使用判定部によって有向非巡回グラフ中のその命
令の親命令の他の子命令において当該資源の値を使用し
ている他の全ての子命令が既に決定されていることが確
認される。この確認処理により、適合命令決定部によっ
て決定された命令が資源の最後の使用であるか否かが判
定される。最後の使用であると判定されると、第２の切
り換え部によってその資源の状態フラグがオンからオフ
へと切り換えられる。

【００３４】また、請求項５の最適化装置によれば、決
定手段は更に、第１、第２の優先度設定部によって優先
度が設定された命令が第２の最終使用判定部によって当
該資源の最後の使用であるか否かが判定される。第２の
最終使用判定部によって最後の使用であると判定された
命令の優先度が最も高ければ、適合命令決定部によって
その命令が決定される。

【００３５】また、請求項６の最適化装置によれば、第
１、第２の優先度設定部によって優先度が設定された命
令が何れも使用中の資源を定義する場合、直前に記憶さ
れた命令の情報が記憶手段によって削除され、第１の切
り換え部によって情報が削除された命令で定義される資
源の状態フラグがオンからオフに切り換えられる。命令
の情報の削除が行われると、適合命令決定部によって、
状態フラグ記憶部において使用中の資源の値を破壊せ
ず、かつ優先度が最も高い命令が決定される。

【００３６】また、請求項７の最適化装置によれば、第
１、第２の優先度設定部によって設定された優先度が最
も高い命令において定義されている資源が状態フラグ記
憶部において使用中である場合、未使用資源判定部によ
って当該状態フラグ記憶部において未使用である資源が
判定される。未使用資源が判定されると、その優先度が
最も高い命令において定義される資源と、その命令を含
む有向非巡回グラフにおける当該資源とデータフローを
有する命令で使用されている当該資源とが書き換え部に
よって未使用と判定された資源に書き換えられる。この
ように未使用の資源に書き換えられた命令が適合命令決
定部によって決定される。

【００３７】

【実施例】以降、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、最適化装置の内部構成を示したブロ
ック図である。最適化装置は、図１に示すように、命令
入力部１１と、コード分割部１２と、データフロー解析
部１３と、ＤＡＧ保持部１４と、ＤＡＧ生成部１５と、
リソース状態保持部１６と、出力リストバッファ１７
と、スケジューリング部１８と、命令出力部１９とで構
成される。

【００３８】命令入力部１１は、ファイル形態で保存さ
れているアセンブラソースコードを読み込み、これを内
部表現（以下中間言語と称する）に変換する。コード分
割部１２は、機械語プログラム中の飛び越し命令を検出
し、飛び越し命令に基づいて、中間言語のアセンブラソ
ースコードを基本ブロックに分割する。

【００３９】データフロー解析部１３は、基本ブロック
の出入り口で生きている資源を調べる。ここで、基本ブ
ロックの入り口において生きている資源とは、その設定
値が基本ブロックの内部、若しくは、その基本ブロック
の後順の基本ブロックで使用される資源をいい、出口に
おいて生きている資源とは、その設定値が基本ブロック
の後順の基本ブロックで使用される資源をいう。

【００４０】ＤＡＧ保持部１４は、ＤＡＧを保持する。
本実施例でのＤＡＧは、１つのデータフローを有する命
令列がデータフローの向きを示すリンクによって結合さ
れている。本実施例におけるＤＡＧの一例と、このＤＡ
Ｇのデータ構造のフォーマットを図２（ａ）（ｂ）
（ｃ）に示す。図２（ａ）に示すように、ＤＡＧは、基
本ブロック中の各命令に付された連番と、その連番の命
令の内容と、その命令の親の命令ノ−ドとなる命令への
ポインタと、その命令の子の命令ノ−ドとなる命令への
ポインタと、当該親の命令とのリンクにはハザードが存
在するか否かを示す存否フラグとによって各命令ノ−ド
間のリンクを表している。

【００４１】図２（ｂ）にＤＡＧ保持部１４によって保
持されるＤＡＧの一例を示す。この図は、図１７に示し
た一例と同様、『mov 10,D0』『mov D0,A0』『mov A0,m
em』『mov 20,A0』『mov (A0),D1』『add (A0),D1』『a
dd D1,D1』といった命令列のＤＡＧを表している。また
本図では、破線によって資源間のデータフローを表して
いる。本図のＤＡＧと図１７のＤＡＧと異なるのは、Ｄ
ＡＧ保持部１４に保持されるＤＡＧが定義−使用間のリ
ンクのみで結合されており、『mov A0,mem』〜『mov 2
0,A0』間が使用−定義間のリンクで結合されていない点
である。このようにＤＡＧ保持部１４によって保持され
るＤＡＧは、使用−定義間のリンクで結合されていない
ため、命令の並べ替えの自由度が高まっていることがわ
かる。

【００４２】図２（ｃ）に他のＤＡＧの一例を示す。本
図は、基本ブロックの入り口でレジスタA0が生きている
ＤＡＧを示している。ＤＡＧ生成部１５は、内部表現状
態の機械語プログラムから定義−使用の関係を検出し、
検出結果に基づいて、定義−使用間のリンクのみによっ
て結合されたＤＡＧを生成し、生成したＤＡＧをＤＡＧ
保持部１４に保持させる。

【００４３】図３は、ＤＡＧ生成部１５がＤＡＧを生成
する様子を示したフロ−チャ−トである。図３のフロ−
チャ−トにおいて、ステップｇ１で命令ノ−ドが資源の
使用であるかを判定する。資源の使用であれば、ステッ
プｇ２でその資源の定義の命令ノ−ドから使用の命令ノ
−ドへとリンクを張る。ステップｇ１でNoであった場
合、あるいは、ステップｇ１でYesであってステップｇ
２でリンクが張られた場合、ステップｇ３においてその
命令が資源の定義であるかを判定する。ステップｇ３で
Yesであると、ステップｇ４に移行して、その資源の定
義位置を定義位置情報に反映する。ステップｇ０での繰
り返し制御によって、ステップｇ１〜ステップｇ４が基
本ブロック中の全ての命令に対して繰り返されると、機
械語プログラム中の命令ノ−ドは、定義−使用間のリン
クによって結合され、ＤＡＧが生成される（尚、定義位
置情報については、本発明の主眼ではないので説明を省
略する。）。

【００４４】また、ＤＡＧ生成部１５は、上記ＤＡＧの
リンクを生成した後、ＡＬＵ演算、アドレス演算を行う
命令ノ−ドを検出し、検出した命令ノ−ドで使用される
資源が、その親命令ノ−ドでメモリから読み込まれた値
により定義されているかを判定する。定義されている場
合、ＤＡＧ生成部１５は、その命令ノ−ドの存否フラグ
をＯＮにし、リンクにハザードが存在する旨を残す。

【００４５】尚本実施例では、ＤＡＧ生成部１５はＡＬ
Ｕ演算、アドレス演算を行う命令ノ−ドと、メモリから
の読み込みで定義された命令ノ−ドとの組み合わせを検
出したが、これは従来技術で紹介した５つのステージを
持つパイプライン処理を対象としたためであり、ＤＡＧ
生成部１５がどのような命令ノ−ドの組み合わせをハザ
ードとして検出するかは、パイプラインの構成に応じて
決定される。

【００４６】リソース状態保持部１６は、リソース状態
情報を保持する。リソース状態情報の一例を図４（ａ）
に示す。リソース状態情報には、スケジューリング部１
８によって出力リストバッファ１７中に格納された命令
列の末尾の命令において、各資源が使用中であるか未使
用であるかが反映されている。本図において、横方向の
項目にレジスタD0、レジスタD1、レジスタD2、アドレス
レジスタA0、キャリーフラグといった文字列が並び、レ
ジスタD0の下の欄に、その前段の基本ブロックからレジ
スタD0が使用中であることを示した『Ｓ』が存在してい
る。レジスタD1の下の欄に、基本ブロックにおいて命令
列４で当該レジスタD1が定義されることを示した『４』
が存在している。またレジスタD2の下に『未使用』が存
在している。

【００４７】尚、レジスタD0が『Ｓ』と設定されている
のは、出力リストバッファ１７が未格納の状態であっ
て、基本ブロックの入り口において何れかの資源が生き
ている場合、リソース状態のうち、その生きている資源
に対応する項目が使用中に設定されるからである。ま
た、レジスタD1が『４』と設定されているのは、出力リ
ストバッファ１７に連番４の命令ノ−ドが格納された状
態の場合、リソース状態のうち、連番４の命令ノ−ドで
定義されている資源に対応する項目が使用中になるから
である。

【００４８】また、リソース状態と図２（ｂ）に示した
命令ノ−ド１−２−３間のＤＡＧとの対応を図４（ｂ）
に示す。本図において、命令ノ−ド１−２間では、命令
ノ−ド１においてレジスタD0が定義されているので、リ
ソース状態情報のレジスタD0の項目が、命令ノ−ド１で
定義された資源が使用中であるといった旨の『１』に設
定される。命令ノ−ド２−３間では、命令ノ−ド２にお
いてレジスタA0が定義されているので、リソース状態情
報のレジスタA0の項目が、命令ノ−ド２で定義された資
源が使用中であるといった旨の『２』に設定される。レ
ジスタD0については命令ノ−ド２により使用が終了した
ため、レジスタD0の項目が未使用に戻されている。

【００４９】更に、リソース状態と図２（ｂ）に示した
命令ノ−ド４−５−６間ＤＡＧとの対応を図４（ｃ）に
示す。本図において、命令ノ−ド５−６間では、命令ノ
−ド５においてレジスタD1が定義されているので、リソ
ース状態情報のレジスタD1の項目が、命令ノ−ド５で定
義された資源が使用中であるといった旨の『５』に設定
される。

【００５０】出力リストバッファ１７は、スケジューリ
ング部１８によって出力された命令が格納されるバッフ
ァであり、スケジューリング部１８によって出力された
命令を出力リストバッファ１７がその出力順に格納する
ことで、機械語プログラム中の命令が新たな順序にな
る。スケジューリング部１８は、ＤＡＧ生成部１５が生
成したＤＡＧと、ＤＡＧ生成部１５が保持するリソース
状態情報とから機械語プログラムの命令スケジューリン
グを行って命令を１つずつ選択し、選択された命令ノ−
ドを順々に出力リストバッファ１７に出力する。

【００５１】命令出力部１９は、スケジューリング部１
８が行った命令スケジュールの実行結果に基づいて、ア
センブラソースコードを生成し、出力する。次にスケジ
ューリング部１８が行う命令スケジューリングを、図５
〜図８のフロ−チャ−トを参照しながら詳細に説明す
る。 ｛１−０｝リソース状態に基づいた命令出力 図５は、スケジューリング部１８の処理過程のメインフ
ロ−チャ−トである。

【００５２】図５のステップｓ１では、スケジューリン
グ部１８はそれぞれのＤＡＧの命令ノ−ドから出力候補
をノミネートし、ノミネートした各ＤＡＧの命令ノ−ド
を出力候補としてステップｓ２に与える。ステップｓ２
は、出力候補の各命令ノ−ドについてステップｓ３〜ス
テップｓ１０を繰り返すよう、繰り返し処理を制御す
る。この繰り返し処理においてステップｓ３では、スケ
ジューリング部１８は、ハザードがどのＤＡＧにおける
どのリンクに位置するかに基づいてノミネートされた出
力候補の命令ノ−ドのうち、どれを優先すべきかを決定
する。

【００５３】ステップｓ４では、リソース状態情報を参
照して、選択された命令ノ−ドで定義が発生しない場
合、ステップｓ５で出力リストバッファ１７に選択され
た命令ノ−ドを出力する。またステップｓ４においてこ
の命令ノ−ドで定義される資源があってもこれが使用中
の資源を定義するものではない場合、ステップｓ５で出
力リストバッファ１７に選択された命令ノ−ドを出力す
る。

【００５４】ステップｓ４の判定において選択された命
令ノ−ドで定義される資源が使用中であると、ステップ
ｓ１１でその選択された命令ノ−ドが最後の使用である
かの判定を行う。ステップｓ１１での判定でYesである
と、ステップｓ５で、命令ノ−ドを出力リストバッファ
１７に出力し、その命令ノ−ドを出力リストバッファ１
７の命令列の末尾に追加する。尚、ステップｓ１１での
判定処理は、具体的には、使用中である資源を定義した
命令ノ−ドのその資源に関する子の命令ノ−ドが１つを
除いて既に出力されており、残る１つの命令ノ−ドが現
在選択された命令ノ−ドであることを確認することで行
われる。

【００５５】ステップｓ５での出力後、スケジューリン
グ部１８は、ステップｓ６でその選択された命令ノ−ド
を出力したことにより基本ブロックの全ての命令ノ−ド
を出力したかを判定し、そうでなければステップｓ７で
リソース状態情報を更新する。一方、ステップｓ１１で
Noならその命令ノ−ドの出力は不可能になるため、ステ
ップｓ１２でその命令ノ−ドを取り除く。

【００５６】ステップｓ６では当該命令ノ−ドを出力し
たことにより基本ブロックの全ての命令を出力し終わっ
たかを判定する。ステップｓ６でYesならば、戻り値にO
kを設定してリターンする。ステップｓ６でNoならば、
出力リストバッファ１７の末尾に追加された命令ノ−ド
に対してステップｓ７でリソース状態の更新を行い、選
択された命令ノ−ドで定義された資源を判定し、リソー
ス状態のうち、その資源の項目を未使用から使用中へと
変更する。また選択された命令が何れかの資源の最後の
使用である場合には、その資源の項目を未使用に変更す
る。

【００５７】｛１−１｝図５のフロ−チャ−トに示すス
テップｓ８での再帰呼出による命令出力 上記のようにステップｓ７でリソース状態の更新が行わ
れるとスケジューリング部１８はステップｓ８で再帰呼
出を行う。そしてこのステップｓ８での再帰呼出が行わ
れる度に、スケジューリング部１８は、ステップｓ１〜
ｓ８の処理を行う。尚、ステップｓ１〜ステップｓ８に
おいてステップｓ４でOkとなれば、出力リストバッファ
１７の命令列の末尾に選択された命令ノ−ドを追加す
る。換言すれば、再帰呼出によってステップｓ１〜ステ
ップｓ８が繰り返されることで、リソース状態に相応し
い命令が出力リストバッファ１７に格納されてゆくこと
になる。

【００５８】このように、ステップｓ８での再帰呼出が
繰り返されることで出力リストバッファ１７中に命令列
が形成されてゆく。 ｛１−２｝図５のフロ−チャ−トに示すステップｓ２で
の繰り返し制御 図５のフロ−チャ−トに示すステップｓ１２で候補から
の選択された命令ノ−ドが取り除かれると、ステップｓ
２に移行する。ステップｓ２は、出力候補の各命令ノ−
ドについてステップｓ１〜ステップｓ１０の繰り返し処
理を制御する。この繰り返しによってステップｓ１で探
索された出力候補の残りの全てについてステップｓ３〜
ステップｓ１０の処理が繰り返される。尚、この繰り返
しの途中でステップｓ４、ステップｓ１１の何れかがYe
sになった場合、この繰り返し処理は途中で終わる。即
ち、リソース状態に相応しい命令ノ−ドが出力候補から
探し出されるまで、ステップｓ２での繰り返し制御は行
われる。

【００５９】｛１−３．候補のノミネート｝図５のフロ
−チャ−トに示すステップｓ１での探索は、依存関係が
損なわれないように、出力候補となる命令ノ−ドをノミ
ネートしてゆく。そのためこのステップｓ１は、図６の
サブフロ−チャ−トで構成されている。図６は、図５に
おけるフロ−チャ−トのステップｓ１の処理過程を示す
フロ−チャ−トである。本フロ−チャ−トにおいてステ
ップｔ１は、親へのリンクが存在するかを判定してい
る。ＤＡＧ生成部１５で生成されたＤＡＧにおいて、先
頭に位置する命令ノ−ドが選択された場合、先頭の命令
ノ−ドには親へのリンクが無いのでnoとなり、ＤＡＧ中
の先頭の命令ノ−ドが出力候補となる。ステップｔ２で
は、親命令ノ−ドが全て出力済みかが判定される。この
ステップｔ２での判定でYesであると、命令ノ−ドが出
力候補になる。これは、ＤＡＧにおいて親の命令ノ−ド
が全て出力されない限り、その子孫の命令ノ−ドは出力
されないようにしているからである。このようにステッ
プｔ１、ステップｔ２が順々に行われることで、命令ノ
−ドが各ＤＡＧから、順々に出力候補としてノミネート
されてゆく。

【００６０】例えば、命令列の並びが『mov 50、D0』『m
ov 20、D1』『add D0、D1』である場合、『add D0,D1』の
出力は、『mov 20,D1』、『mov 50,D0』の出力後でない
と、依存関係が損なわれてしまう。そのため、本フロ−
チャ−トのステップｔ２では、『add D0,D1』の出力に
あたって、『mov 20,D1』、『mov 50,D0』が出力された
ことを確認し、『mov 20,D1』、『mov 50,D0』が出力さ
れた後に『add D0,D1』の出力が行われるようにしてい
る。

【００６１】｛１−４．各命令ノ−ドへの優先順位の設
定｝図５のフロ−チャ−トに示すステップｓ３は、ハザ
ードのリンクがどこに存在するに基づいて、ＤＡＧの命
令ノ−ドが優先して選択されるようにしている。図７
は、図５におけるフロ−チャ−トのステップｓ３の処理
過程を示すサブフロ−チャ−トである。このサブフロ−
チャ−トにおいてステップｐ１で、各出力候補の命令ノ
−ドにはその親ノ−ドとの間にハザードが存在し、かつ
その親ノ−ドが直前に出力リストバッファ１７に格納さ
れたかを判定しており、このステップｐ１がYesであれ
ばその命令ノ−ドに優先順位３を与えている。ステップ
ｐ１においてNoであると、命令ノ−ドの下流の命令ノ−
ド（下流の命令ノ−ドとは、当該命令ノ−ドの子命令ノ
−ド以降の命令ノ−ド）とのリンクにハザードが存在す
るかが判定されるが、このステップｐ２においてNoであ
る場合、その命令ノ−ドには優先順位２が与えられる。
そしてこのステップｐ２においてYesである場合、その
命令ノ−ドには、優先順位１が与えられる。以上のステ
ップｐ１〜ステップｐ５のステップが全ての出力候補に
ついて繰り返されることで各出力候補が順序付けされ
る。ステップｐ１〜ステップｐ５のループ処理が終了し
た後、ステップｐ６に移行するが、このステップｐ６に
おいて、優先順位が最も高い命令ノ−ドを選択する。こ
のように選択された命令ノ−ドについて、上述したステ
ップｓ１〜ステップｓ８の処理が行われる。

【００６２】｛１−５．リソース状態の更新｝図８は、
図５におけるフロ−チャ−トのステップｓ７の処理過程
を示すフロ−チャ−トである。図８のフロ−チャ−トに
示したステップｒ１では、命令ノ−ドにおいて、資源の
使用があるかを判定する。ステップｒ１がYesである場
合、ＤＡＧを参照し、その資源の使用が最後の使用であ
るかを判定する。尚、この判定は、具体的には、この命
令ノ−ドへのＤＡＧを辿り、親ノ−ドを参照して、この
親ノ−ドのその資源に関する子の命令ノ−ドが既に出力
されていることを確認することで行われる。もし既に出
力されていれば、選択された命令ノ−ドが最後の使用と
なるから、ステップｒ２はYesとなり、ステップｒ３に
移行する。ステップｒ３では、リソース状態情報のう
ち、最後の使用であることが判定された資源の項目を未
使用に変更する。変更後、ステップｒ３からステップｒ
４へと移行する。ステップｒ４では、選択された命令ノ
−ドに資源の定義が存在するかの判定を行う。このステ
ップｒ４においてYesとなれば、ステップｒ５に移行
し、選択された命令ノ−ドの子の命令ノ−ドに、定義さ
れた資源の値を使用する命令ノ−ドが存在するか否かを
判定する。ステップｒ５においてYesと判定されたな
ら、リソース状態のその資源の項目を使用中に変更す
る。ステップｒ５でNoと判定されたなら、その定義で設
定された値は意味の無いものとしてリソース状態のその
資源の項目を未使用に変更する。

【００６３】｛１−６．バックトラック｝図５のフロ−
チャ−トに示すステップｓ２での繰り返し処理におい
て、全ての候補についてリソース状態を判定したもの
の、どの候補も出力リストバッファ１７に出力できなか
った場合、ステップｓ２からステップｓ１３に移行し、
戻り値にNGを設定して、リターン処理を行う。ステップ
ｓ１３でリターンすると、ステップｓ８の次のステッ
プ、即ち、処理はステップｓ９に移行する。ステップｓ
９では、戻り値の判定が行われるが、ステップｓ１３で
戻り値がNGに設定されるとステップｓ９での判定結果が
NGになり、処理はステップｓ１０に移行する。ステップ
ｓ１０では、出力候補の内容の取り消しが行われて、状
態復帰がなされる。この復帰によって、一つ前の再帰呼
出によって、ステップｓ１でノミネートされた出力候補
について、ステップｓ２のループ制御が行われる。

【００６４】｛動作例１ 図２（ｂ）のＤＡＧを処理対
象とした場合｝図９は、スケジューリング部１８によっ
て命令列の順序が決定される様子を表した図である。本
図は、図２（ｂ）に示したＤＡＧ中の命令ノ−ドが並べ
替えられる様子を表している。本図では横の並びにおい
て、リソース状態を表している。本図ではこの横の並び
に『Ｄ０ Ｄ１ Ｄ２』といったデータレジスタを表記
しており、メモリ、フラグ等は表記していないが、これ
は説明の便宜上、データレジスタのみを説明の対象とし
ているからである。

【００６５】また本図における『候補探索』の欄は、図
２（ｂ）のＤＡＧを処理対象にした場合、ステップｓ１
の処理で探索される命令ノ−ドの番号を示している。ま
た、『命令選別』の欄は、ステップｓ３の処理で選択さ
れる命令ノ−ドの番号を示している。『リソース判定』
は、ステップｓ４での判定がどのようなリソース状態で
行われるかを表しており、『出力バッファ』は、出力リ
ストバッファ１７に格納される命令ノ−ドの順序を表し
ている。『リソース更新』は、出力リストバッファ１７
への命令ノ−ドの出力によって、リソース状態がどう更
新されるかを表している。その下の『再帰呼出』は、ス
テップｓ８において何度目の再帰呼出が行われたかを示
している。以降、本図と、図５〜８のフロ−チャ−トを
参照しながら、上記動作例について説明を行う。尚、以
降の説明は、図９の左端に付された(a-1)(a-2)(a-3)(a-
4)(b-1)・・・・で場合分けして行う。

【００６６】（a-1．候補探索）ＤＡＧ生成部１５によ
って生成されＤＡＧ保持部１４に保持されている図２
（ｂ）に示したＤＡＧに対してスケジューリング部１８
が起動される。図２（ｂ）に示した命令ノ−ド１、４
は、先頭の命令ノードであり親へのリンクが無いので
（図６のフロ−チャ−トに示したステップｔ１）スケジ
ューリング部１８によってＤＡＧ中の先頭の命令ノード
が出力候補となる（ステップｔ３） （a-2 命令選別）命令ノ−ド４の下流の命令ノ−ドに
はハザードが存在するので、スケジューリング部１８に
よって優先順位１が与えられる（図７のフロ−チャ−ト
に示したステップｐ５）。命令ノ−ド１の下流の命令ノ
−ドにはハザードが存在しないので優先順位２が与えら
れる（ステップｐ４）。その結果、優先順位が最も高い
優先順位１の命令ノ−ド４が出力候補に選択される（ス
テップｐ６）。

【００６７】（a-3、a-4 リソース状態判定、バッファ
への出力、リソース状態更新）スケジューリング部１８
はリソース状態の判定を行う（図５のフロ−チャ−トに
示したステップｓ４）。この状態では基本ブロックの入
り口で生きている資源は存在せず、リソース状態が全て
未使用なので、スケジューリング部１８は命令ノ−ド４
を出力リストバッファ１７に出力する（ステップｓ
５）。出力後、全ての命令ノ−ドを出力し終わっていな
いので（ステップｓ６）、命令ノ−ド４で定義されるレ
ジスタA0を使用中に設定し（ステップｓ７）設定後、再
帰呼出を行う（ステップｓ８）。

【００６８】（b-1 候補探索）命令ノ−ド１は、先頭の
命令ノードであり、親へのリンクが無いので（図６のフ
ロ−チャ−トに示したステップｔ１）スケジューリング
部１８によって出力候補となる（ステップｔ１、ｔ
３）。親命令ノ−ド４が出力済みなので（ステップｔ
２）命令ノ−ド５が出力候補になる（ステップｔ３）。

【００６９】（b-2 命令選別）命令ノ−ド５の下流の
命令ノ−ドにはハザードが存在するのでスケジューリン
グ部１８によって優先順位１が与えられる（図７のフロ
−チャ−トに示したステップｐ５）。命令ノ−ド１の下
流の命令ノ−ドにはハザードが存在しないので優先順位
２が与えられる（ステップｐ４）。その結果、優先順位
が最も高い命令ノ−ド５が出力候補に選択される（ステ
ップｐ６）。

【００７０】（b-3、b-4 リソース状態判定、バッファ
への出力、リソース状態更新）スケジューリング部１８
はリソース状態の判定を行う（図５のフロ−チャ−トに
示したステップｓ４）。リソース状態の判定によると命
令ノ−ド５で定義されるレジスタD1は未使用なので命令
ノ−ド５を出力リストバッファ１７に出力する（ステッ
プｓ５）。出力後、全ての命令ノ−ドを出力し終わって
いないので（ステップｓ６）、最後の使用であるレジス
タA0を未使用に戻し、命令ノ−ド５で定義されるレジス
タD1を使用中に設定し（ステップｓ７）設定後、再帰呼
出を行う（ステップｓ８）。

【００７１】（c-1 候補探索）命令ノ−ド１は、先頭
の命令ノードであり、親へのリンクが無いのでnoとな
り、ＤＡＧ中の先頭の命令ノードが出力候補となる（図
６のフロ−チャ−トに示したステップｔ１、ｔ３）。親
命令ノ−ド５が出力済みなので命令ノ−ド６が出力候補
になる（ステップｔ２、ｔ３）。

【００７２】（c-2 命令選別）出力リストバッファ１
７に直前に出力された命令ノ−ド６は、親命令ノ−ドで
あり、その親命令ノ−ドとの間にハザードが存在するの
でスケジューリング部１８によって優先順位３が与えら
れる（図７のフロ−チャ−トに示したステップｐ３）。
命令ノ−ド１にはハザードが存在せず、その下流の命令
ノ−ドにもハザードが存在しないのでスケジューリング
部１８によって優先順位２が与えられる（ステップｐ
４）。その結果優先順位が最も高い命令ノ−ド１が選択
される（ステップｐ６）。

【００７３】（c-3、c-4 リソース状態判定、バッファ
への出力、リソース状態更新）リソース状態の判定を行
う（図５のフロ−チャ−トに示したステップｓ４）。リ
ソース状態の判定によると命令ノ−ド１で定義されるレ
ジスタD0はリソース状態が未使用なのでスケジューリン
グ部１８は、命令ノ−ド１を出力リストバッファ１７に
出力する（ステップｓ５）。全ての命令ノ−ドを出力し
終わっていないので（ステップｓ６）、命令ノ−ド１で
定義されるレジスタD0を使用中に設定し（ステップｓ
７）設定後、再帰呼出を行う（ステップｓ８）。

【００７４】（d-1 候補探索）親命令ノ−ド１、５が
出力済みなので、スケジューリング部１８によって命令
ノ−ド２、６が出力候補になる（図６のフロ−チャ−ト
に示したステップｔ２、ｔ３）。 （d-2 命令選別）命令ノ−ド２にはハザードが存在せ
ず、スケジューリング部１８によってその下流の命令ノ
−ドにもハザードが存在しないので優先順位２が与えら
れる（ステップｐ４）。一方、命令ノ−ド６にはハザー
ドが存在せず、その下流の命令ノ−ドにもハザードが存
在しないのでスケジューリング部１８によって優先順位
２が与えられる（ステップｐ４）。その結果、優先順位
が最も高い命令ノ−ドの何れか、ここでは命令ノ−ド６
が選択される（ステップｐ６）。

【００７５】（d-3、d-4 リソース状態判定、バッファ
への出力、リソース状態更新）リソース状態の判定を行
う（図５のフロ−チャ−トに示したステップｓ４）。リ
ソース状態の判定によると命令ノ−ド６で定義されるレ
ジスタD1は、命令ノ−ド５で定義され使用中であるが、
命令ノ−ド６は命令ノ−ド５で定義されたレジスタD1の
最後の使用なので（ステップｓ１１）、スケジューリン
グ部１８は命令ノ−ド６を出力リストバッファ１７に出
力する（ステップｓ５）。全ての命令ノ−ドを出力し終
わっていないので（ステップｓ６）、命令ノ−ド６で定
義されるレジスタD1を使用中に設定し（ステップｓ
７）、スケジューリング部１８は再帰呼出を行う（ステ
ップｓ８）。

【００７６】（e-1 候補探索）親命令ノ−ド１が出力
済みなので、スケジューリング部１８によって命令ノ−
ド２が出力候補になる（図６のフロ−チャ−トに示した
ステップｔ２、ｔ３）。 （e-2 命令選別）命令ノ−ド２にはハザードが存在せ
ず、その下流の命令ノ−ドにもハザードが存在しないの
でスケジューリング部１８によって優先順位２が与えら
れる（ステップｐ４）。他には出力候補が存在しないの
で命令ノ−ド２が選別される。

【００７７】（e-3 e-4 リソース状態判定、バッファ
への出力、リソース状態更新）スケジューリング部１８
はリソース状態の判定を行う（図５のフロ−チャ−トに
示したステップｓ４）。リソース状態の判定によると命
令ノ−ド２で定義されるレジスタA0は未使用なので、ス
ケジューリング部１８は、命令ノ−ド２を出力リストバ
ッファ１７に出力する（ステップｓ５）。全ての命令ノ
−ドを出力し終わっていないので（ステップｓ６）、ス
ケジューリング部１８は、最後の使用であるレジスタD0
を未使用に戻し、命令ノ−ド２で定義されるレジスタA0
を使用中に設定して（ステップｓ７）、設定後、再帰呼
出を行う（ステップｓ８）。

【００７８】（f-1 候補探索）親命令ノ−ド２が出力
済みなので、命令ノ−ド３が出力候補になる（ステップ
ｔ２、ｔ３）。 （f-2 命令選別）命令ノ−ド３にはハザードが存在せ
ず、その下流の命令ノ−ドにもハザードが存在しないの
でスケジューリング部１８によって優先順位２が与えら
れる（図７のフロ−チャ−トに示したステップｐ４）。
他には出力候補が存在しないので、スケジューリング部
１８によって命令ノ−ド３が選別される。

【００７９】（f-3、f-4 リソース状態判定、バッファ
への出力、リソース状態更新）リソース状態の判定を行
う（図５のフロ−チャ−トに示したステップｓ４）。リ
ソース状態の判定によると命令ノ−ド３で定義される資
源ｍｅｍは未使用なのでスケジューリング部１８は命令
ノ−ド３を出力リストバッファ１７に出力する（ステッ
プｓ５）。命令ノ−ド３を出力したことにより基本ブロ
ックの全ての命令ノ−ドを出力したことになるので、リ
ターンする（ステップｓ６、ｓ１４）。

【００８０】以上のように処理が行われることで、出力
リストバッファ１７内の命令列は、４−５−１−６−２
−３の順序になり、命令列は『mov 10,D0』『mov D0,A
0』『mov A0,mem』『mov 20,A0』｛mov (A0),D1｝｛add
D1,D1｝の順序から『mov 20,A0』｛mov (A0),D1｝『mo
v 10,D0』｛add D1,D1｝『mov D0,A0』『mov A0,mem』
へと並び替えられる（｛｝間の命令はハザード要因であ
った命令である。）。

【００８１】｛動作例２ 図２（ｃ）のＤＡＧを処理対
象とした場合｝図１０は、スケジューリング部１８によ
ってバックトラック（後戻り）が行われる様子を表した
図である。本図は、図２（ｃ）に示したＤＡＧ中の命令
ノ−ドが並べ替えられる様子を表している。

【００８２】本図では、横の並びにおいて、リソース状
態を表している。本図ではこの横の並びに『Ｄ０ Ｄ１
Ｄ２ Ａ０』といったデータレジスタ、アドレスレジ
スタを表記しており、メモリ、フラグ等は表記していな
いが、これは説明の便宜上、データレジスタ、アドレス
レジスタのみを説明の対象としているからである。本図
における『候補探索』の欄は、図２（ｃ）のＤＡＧを処
理対象にした場合、ステップｓ１の処理で探索される命
令ノ−ドの番号を示している。また『命令選別』の欄
は、ステップｓ３の処理で選択される命令ノ−ドの番号
を示している。『リソース判定』は、ステップｓ４での
判定がどのようなリソース状態で行われるかを表してお
り、『出力バッファ』は、出力リストバッファ１７に格
納される命令ノ−ドの順序を表している。『リソース更
新』は、出力リストバッファ１７への命令ノ−ドの出力
によって、リソース状態がどう更新されるかを表してい
る。その下の『再帰呼出』は、ステップｓ８において何
度目の再帰呼出が行われたかをlevel数で示している。
尚図２（ｃ）の一例では、レジスタA0の設定値が基本ブ
ロックの入り口で生きているので、リソース状態のレジ
スタA0の項目に使用中を示す『Ｓ』が設定されている。

【００８３】（s-1．候補探索）ＤＡＧ生成部１５によ
って生成され、ＤＡＧ保持部１４に保持されている図２
（ｃ）に示したＤＡＧに対してスケジューリング部１８
が起動される。図２（ｃ）に示した命令ノ−ド４は、先
頭の命令ノードであり、親へのリンクが無いので（図６
のフロ−チャ−トに示したステップｔ１）、スケジュー
リング部１８によって命令ノード４が出力候補となる
（ステップｔ２）。一方、命令ノ−ド１は親（基本ブロ
ックの始まり）へリンクがあるが、スケジューリング部
１８はこれを既に出力済みとみなして出力候補とする
（ステップｔ２、ｔ３）。

【００８４】（s-2 命令選別）命令ノ−ド４の下流の
命令ノ−ドにはハザードが存在するのでスケジューリン
グ部１８によって優先順位１が与えられる（図７のフロ
−チャ−トに示したステップｐ５）。命令ノ−ド１の下
流の命令ノ−ドには、ハザードが存在しないのでスケジ
ューリング部１８によって優先順位２が与えられる（ス
テップｐ４）。その結果、優先順位が最も高い命令ノ−
ド４が出力候補に選択される（ステップｐ６）。

【００８５】（s-4 リソース状態判定、バッファへの
出力、リソース状態更新）スケジューリング部１８はリ
ソース状態の判定を行う（図５のフロ−チャ−トに示し
たステップｓ４）。リソース状態の判定によると命令ノ
−ド４で定義される資源は未使用なので、命令ノ−ド４
を出力リストバッファ１７に出力する（ステップｓ
５）。出力後、命令ノ−ド４は最後の命令ノ−ドを出力
し終わっていないので（ステップｓ６）、命令ノ−ド４
で定義されるレジスタD0を使用中に設定し（ステップｓ
７）、スケジューリング部１８は再帰呼出を行う（ステ
ップｓ８）。

【００８６】（t-1 候補探索）命令ノ−ド１は先頭の命
令ノードであり、その親命令ノ−ドが出力済みとみなさ
れるので出力候補となる（図６のフロ−チャ−トに示し
たステップｔ２、ｔ３）。一方親命令ノ−ド４が出力済
みなので（ステップｔ１）、命令ノ−ド５が出力候補に
なる（ステップｔ２、ｔ３）。

【００８７】（t-2 命令選別）命令ノ−ド５の下流の
命令ノ−ドにはハザードが存在するのでスケジューリン
グ部１８によって優先順位１が与えられる（図７のフロ
−チャ−トに示したステップｐ５）。命令ノ−ド１の下
流の命令ノ−ドにはスケジューリング部１８によってハ
ザードが存在しないので優先順位２が与えられる（ステ
ップｐ４）。その結果優先順位が最も高い命令ノ−ド５
が選択される（ステップｐ６）。

【００８８】（t-3 t-4リソース状態判定、バッファへ
の出力、リソース状態更新）スケジューリング部１８は
リソース状態の判定を行う（図５のフロ−チャ−トに示
したステップｓ４）。リソース状態の判定によると命令
ノ−ド５で定義されるレジスタA0は使用中であり、か
つ、『Ｓ』で定義されたレジスタA0の最後の使用ではな
いので、出力不可能となる（ステップｓ４、ｓ１１、ｓ
１２）。ステップｓ１では、命令ノ−ド５の他に命令ノ
−ド１が出力候補としてノミネートされており、ステッ
プｓ２によって命令ノ−ド１が選択されるが、命令ノ−
ド１で定義されるレジスタD0は使用中であり、かつ命令
ノ−ド４で定義されたレジスタD0の最後の使用でもない
ので（ステップｓ４、ｓ１１、ｓ１２）、命令ノ−ド１
は出力候補から取り除かれて、ステップｓ１３に移行
し、戻り値ＮＧでリターンする（ステップｓ１３）。リ
ターンすると、出力リストバッファ１７に命令ノ−ド４
が格納され、命令ノ−ド１が出力候補として残っている
状態に戻る。この後、ステップｓ１０で出力リストバッ
ファ１７の内容の取り消しが行われて、スケジューリン
グ部１８によって命令ノ−ド４が消去され、ステップｓ
２に戻る。

【００８９】（u-2 命令選別）命令ノ−ド１にはハザ
ードが存在せず、その下流の命令ノ−ドにもハザードが
存在しないのでスケジューリング部１８によって優先順
位２が与えられる（図７のフロ−チャ−トに示したステ
ップｐ４）。他に候補が無いので命令ノ−ド１が選択さ
れる（ステップｐ６）。

【００９０】（u-3 リソース状態判定、バッファへの
出力、リソース状態更新）リソース状態の判定を行う
（図５のフロ−チャ−トに示したステップｓ４）。リソ
ース状態の判定によると命令ノ−ド１で定義されるレジ
スタD0は未使用なので、スケジューリング部１８は命令
ノ−ド１を出力リストバッファ１７に出力する（ステッ
プｓ５）。出力後命令ノ−ド１は最後の全ての命令ノ−
ドを出力し終わっていないので（ステップｓ６）、スケ
ジューリング部１８は命令ノ−ド１で定義されるレジス
タD0を使用中に設定し（ステップｓ７）、設定後再帰呼
出を行う（ステップｓ８）。

【００９１】（v-1 候補探索）親命令ノ−ド１が出力
済みなので、スケジューリング部１８によって命令ノ−
ド２、４が出力候補になる（図６のフロ−チャ−トに示
したステップｔ１、ｔ２、ｔ３）。 （v-2 命令選別）命令ノ−ド２にはハザードが存在せ
ず、その下流の命令ノ−ドにもハザードが存在しないの
でスケジューリング部１８によって優先順位２が与えら
れる（図７のフロ−チャ−トに示したステップｐ４）。
一方、命令ノ−ド４にはハザードが存在するのでスケジ
ューリング部１８によって優先順位１が与えられる（ス
テップｐ５）。その結果、優先順位が最も高い命令ノ−
ド４が選択される（ステップｐ６）。

【００９２】（v-3、v-4 リソース状態判定、バッファ
への出力、リソース状態更新）リソース状態の判定を行
う（図５のフロ−チャ−トに示したステップｓ４）。リ
ソース状態の判定によると命令ノ−ド４では、レジスタ
D0が定義されるので出力不可になる。命令ノ−ド４は命
令ノ−ド１で定義されたレジスタD0の最後の使用でない
ので（ステップｓ１１）、スケジューリング部１８は、
命令ノ−ド４を出力候補から取り除き、ステップｓ２に
戻る。

【００９３】命令ノ−ド４の他には、出力候補として命
令ノ−ド２が残っている。この状態でスケジューリング
部１８はリソース状態の判定を行う（図５のフロ−チャ
−トに示したステップｓ４）。リソース状態の判定によ
ると命令ノ−ド２ではレジスタD2が定義されるので、リ
ソース状態の判定は可になり、スケジューリング部１８
は、命令ノ−ド２を出力リストバッファ１７に出力する
（ステップｓ５）。命令ノ−ド２は全ての命令ノ−ドを
出力し終わっていないので（ステップｓ６）、最後の使
用であるレジスタD0を未使用に戻し、命令ノ−ド２で定
義されるレジスタD2を使用中に設定し（ステップｓ
７）、設定後、再帰呼出を行う（ステップｓ８）。

【００９４】(W-2 命令選別）命令ノ−ド３のリンクに
はハザードが存在せず、その下流の命令ノ−ドにもハザ
ードが存在しないのでスケジューリング部１８によって
優先順位２が与えられる（図７のフロ−チャ−トに示し
たステップｐ４）。一方、命令ノ−ド４の下流の命令ノ
−ドにはハザードが存在するので優先順位１が与えられ
る（ステップｐ５）。

【００９５】以上の処理が繰り返され、図２（ｃ）に示
した命令は、１＿２＿４＿５＿６＿３＿７の順に出力リ
ストバッファ１７に格納される。以上のように本実施例
によれば、定義−使用間のリンクのみによって結合され
たＤＡＧと、バッファの末尾の命令での各資源の使用状
態とに依存関係を保存し、これが損なわれないように並
び替えを行うので、並び替えの自由度を高めることがで
きる。そのため、ハザード解消がより確実に行え、パイ
プライン処理に好適な機械語プログラムを生成すること
ができる。

【００９６】（第２実施例）第２実施例では、図５のフ
ロ−チャ−トに示したステップｓ１１の判定において、
リソース状態により候補命令ノ−ドの出力が不可能と判
定された場合、その出力候補内の資源を置き換えること
で、その命令ノ−ドの出力が行えるようにしている。図
１１は、第２実施例において、図５のフロ−チャ−トに
追加される１連のステップを示す図である。

【００９７】第２実施例では、図１１に示すように、ス
テップｓ１１、ステップｓ１２のステップ間に、ステッ
プｓ１４の判定ステップが置かれ、このステップｓ１４
での判定でYesになった場合、命令ノ−ドの資源を他の
資源に置き換えて、その命令ノ−ドが出力されるように
している。図１１のフロ−チャ−トに示すステップｓ１
４では、命令中の資源（置き換え対象資源と呼ぶ。）を
他の資源に置き換えることが可能であるかを判定する。

【００９８】ステップｓ１５では、ステップｓ１４での
置き換えが可能と判定された場合、その命令ノ−ドの資
源を可能と判定された他の資源に置き換える。ステップ
ｓ１６では、命令ノ−ドについてのＤＡＧを参照し、そ
の命令ノ−ドで定義される置き換え対象資源についての
データフローに関して子孫の間柄にある命令ノ−ドにお
いて用いられている置き換え対象資源を、置き換え可能
と判定された他の資源に置き換える。

【００９９】第２実施例によってハザードが解消される
様子を図を参照しながら説明する。図１２は、１つの資
源が始終使用中であり、並べ替えが行えないＤＡＧを示
した図である。図１２において『mov mem_a,D0』でメモ
リから読み出された値により定義されたレジスタD0が次
の『add 10,D0』で使用されるため、（１）−（２）間
がハザードになっていることがわかる。また、『mov me
m_b,D0』でメモリから読み出された値により定義された
レジスタD0が次の『add 20,D0』で使用されるため、
（４）−（５）間がハザードになっていることがわか
る。

【０１００】この一例に対して定義−使用間のリンクの
みからＤＡＧを生成すると（１）−（２）−（３）間が
１つのＤＡＧに連鎖し、（４）−（５）−（６）間でＤ
ＡＧが生成する。ところが、レジスタD0はこの基本ブロ
ックにおいて始終使用されているため、第１実施例のフ
ロ−チャ−トでは、（１）−（２）間に（４）−（５）
−（６）間の何れの命令を出力することができず、また
（４）−（５）間に（１）−（２）−（３）間の何れの
命令を出力することもできない。

【０１０１】以上の基本ブロックの命令列が第２実施例
でのフロ−チャ−トによって並べ替えられる様子を以下
に説明する。図１３は、図１２に示したＤＡＧの命令に
おいて、定義されている資源が置き換えられる様子を示
した図である。ここで、図１２における（１）の命令ノ
−ドが出力され、続いて（４）の命令ノ−ドが候補とし
て選択されたが、リソース状態では、レジスタD0が使用
中であったためNGになり、最後の使用でもないのでステ
ップｓ１４に移る。ステップｓ１４では、命令の資源を
他の資源に置き換えることが可能かを判定する。ここ
で、レジスタD0以外のレジスタは、みな未使用であった
とする。この場合、資源の置き換えは可能となり、ステ
ップｓ１４はYESとなってステップｓ１５に移行する。
ステップｓ１５では、ステップｓ１４での置き換えが可
能と判定された場合、その命令ノ−ドの資源（置き換え
対象資源；レジスタD0）を当該資源に置き換える。ここ
で、レジスタD1が未使用であったから、命令（４）での
レジスタD0の定義はレジスタD1の定義に置き換えられ
る。その結果、（２）の命令ノ−ド『mov mem_b,D0』
は、『mov mem_b,D1』に書き換えられる（ステップｓ１
６）。

【０１０２】続いてステップｓ１６では、命令ノ−ドに
ついてのＤＡＧを参照し、その命令ノ−ドとレジスタD0
のデータフローに関して子孫の間柄にある命令ノ−ドの
置き換え対象資源を置き換える。ＤＡＧにおいて（４）
は、（５）、（６）の命令とレジスタD0のデータフロー
に関して子孫の間柄にある。そこで、『add 20,D0』を
『add 20,D1』に書き換え、『mov D0,mem_b』を『mov D
1,mem_b』に書き換える。以上の書き換えによって、命
令列（４）（５）（６）は、レジスタD1のみを用い、レ
ジスタD0を用いない命令列となる。このような書き換え
によってステップｓ４でのリソース状態判定は全てYES
になり、ハザード解消のための並べ替えは好適に行われ
る。

【０１０３】以上のように本実施例では、出力しようと
する命令がリソース状態によって出力できない場合、そ
の命令で定義している資源を置き換えることで、依存関
係が損なわれないようにするため、並び替えがより柔軟
に行え、ハザード解消がより確実に行える。尚、上記の
実施例では、アセンブラ言語で記述されたソースプログ
ラムを対象にして説明を進めたが、本最適化装置をコン
パイラに組み込んで、コンパイラがコード生成によって
アセンブラ言語状態のプログラムを出力した段階で、本
最適化装置を適用するようにしてもよい。

【０１０４】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
定義−使用間のリンクのみによって結合されたＤＡＧ
と、バッファの末尾の命令での各資源の使用状態とに依
存関係を保存し、これが損なわれないように実行順序が
決定されるので、並び替えの自由度を高めることができ
る。そのため、ハザード解消がより確実に行え、パイプ
ライン処理に好適な機械語プログラムを生成することが
できる。

【０１０５】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明の効果に加えて、優先度の高低によってハザード
情報が設定されている親子間に別の命令が挿入されるの
で、ハザード解消が確実になるような実行順序が決定さ
れる。また、請求項３の発明によれば、請求項２の発明
の効果に加えて、ハザード情報が設定されているＤＡＧ
の命令が優先し、設定されていないＤＡＧの命令がこれ
に続くので、ハザードが解消される可能性がより高ま
る。

【０１０６】また、請求項４の発明によれば、請求項３
の発明の効果に加えて、各レジスタが使用中であるか、
未使用であるかがフラグによって表されているので、各
レジスタの使用状況が明確になり、ハザードがより確実
に解消できる。また、請求項５の発明によれば、請求項
４の効果に加えて、第２の最終使用判定部によって最後
の使用であると判定された命令の優先度が最も高ければ
その命令を決定するので、機械語命令、『add D1,D1』
のように、ソース、デストネーションで同一のレジスタ
を使用しているような機械語命令に対処でき、ハザード
がより確実に解消できる。

【０１０７】また、請求項６の発明によれば、請求項２
〜５の発明の効果に加えて、第１、第２の優先度設定部
によって優先度が設定された命令が何れも使用中のレジ
スタを定義する場合、直前に記憶された命令の情報を削
除して、別のＤＡＧの命令を決定するので、順序決定の
やり直しが行われる。そのため、実行順序決定の行き詰
まりに対処することができる。

【０１０８】また、請求項７の発明によれば、請求項２
〜５の発明の効果に加えて、優先度が最も高い命令にお
いて定義されているレジスタが状態フラグ記憶部におい
て使用中である場合、その優先度が最も高い命令におい
て定義されるレジスタと、その命令を含むＤＡＧにおけ
る当該レジスタとデータフローを有する命令で使用され
ている当該レジスタとを未使用と判定されたレジスタに
書き換えるので、実行順序決定の行き詰まりに対処する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】最適化装置の内部構成を示したブロック図であ
る。

【図２】このＤＡＧのデータ構造のフォーマットと、本
実施例におけるＤＡＧの一例とを示す図である。

【図３】ＤＡＧ生成部１４がＤＡＧを生成する様子を示
したフロ−チャ−トである。

【図４】リソース状態情報の一例を示す図である。

【図５】スケジューリング部１８の処理過程のメインフ
ロ−チャ−トである。

【図６】図５におけるフロ−チャ−トのステップｓ１の
処理過程を示すフロ−チャ−トである。

【図７】図５におけるフロ−チャ−トのステップｓ３の
処理過程を示すフロ−チャ−トである。

【図８】図５におけるフロ−チャ−トのステップｓ７の
処理過程を示すフロ−チャ−トである。

【図９】スケジューリング部１８によって命令列の順序
が決定される様子を表した図である。

【図１０】スケジューリング部１８によってバックトラ
ックが行われる様子を表した図である。

【図１１】第２実施例において、図５のフロ−チャ−ト
に追加される１連のステップを示す図である。

【図１２】１つの資源が始終使用中であり、並べ替えが
行えないＤＡＧを示した図である。

【図１３】図１１に示したＤＡＧの命令において、定義
されている資源が置き換えられる様子を示した図であ
る。

【図１４】パイプライン処理が如何にして行われるかを
示した図である。

【図１５】ハザードによるパイプライン処理への障害を
表した図である。

【図１６】従来の命令スケジューリングが行われる様子
を示した図である。

【図１７】基本ブロック内の命令が１つに結合したＤＡ
Ｇを示す図である。

【符号の説明】

１１ 命令入力部 １２ コード分割部 １３ データフロー解析部 １４ ＤＡＧ保持部 １５ ＤＡＧ生成部 １６ リソース状態保持部 １７ 出力リストバッファ １８ スケジュール部 １９ 命令出力部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−135630（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−291726（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−204659（ＪＰ，Ａ) Ｊ．Ｈｅｎｎｅｓｓｙ他，”Ｐｏｓｔ ｐａｓｓ Ｃｏｄｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａ ｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｃ ｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ”ＡＣＭ Ｔｒａ ｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｒｏｇｒ ａｍｍｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅｓ ａ ｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ，1983，Ｖｏｌ. ５，Ｎｏ．３，ｐ．422−448 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 9/45 G06F 9/38

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プログラム中の命令の順序を並び替えて命
   令の順序を最適化する最適化装置であって、 前記プログラム中の分岐を含まないプログラム部分につ
   いて、資源に値を定義する命令を親とし、その資源の値
   を使用する命令を子として、親子関係を有する全ての命
   令を順次結合し、親から子への方向を有する有向非巡回
   グラフを複数個生成する有向非巡回グラフ生成手段と、 親子関係にある命令の並びがハザードを生じさせること
   を示すハザード情報をその並びの親子間に設定するハザ
   ード情報設定手段と、 各有向非巡回グラフから親が無い命令又は親が決定済み
   の命令を候補命令として選択する候補選択手段と、 選択された候補命令の中から、ハザード情報が各有向非
   巡回グラフのどの親子間に設定されているかに基づい
   て、ハザードを生じさせない1つの命令を決定する命令
   決定手段と、 命令が決定される毎に候補選択手段を起動する制御手段
   と、 決定された命令を示す情報を、決定された順に実行順序
   として記憶する記憶手段とを備え、 前記命令決定手段は、 記憶手段に記憶された命令情報により示される命令によ
   り、使用されている資源と未使用の資源とを記憶する資
   源管理手段と、候補選択手段により選択された候補命令に、資源管理手
   段において使用中とされた資源の内容を破壊せず、尚且
   つ、その親との間にハザード情報が設定されていない命
   令が存在する場合、その命令を決定すると共に、 そのような命令が存在しない場合、以前に決定された命
   令を示す命令情報を記憶手段に記憶されている実行順序
   から消去して、候補選択手段が以前に起動された際に選
   択した候補命令のうち、以前に決定された命令とは異な
   る命令を決定する決定手段と からなることを特徴とする
   最適化装置。
2. 【請求項２】決定手段は、 候補選択手段によって選択された命令と直前に決定され
   た命令との間にハザード情報が設定されているか設定さ
   れていないかを判定する第１の判定部と、 候補選択手段によって選択された命令と直前に決定され
   た命令との間にハザード情報が設定されていると第１の
   判定部によって判定された場合、第１の優先度をその選
   択された命令に設定する第１の優先度設定部と、 選択された命令と直前に決定された命令との間にハザー
   ド情報が設定されていないと第１の判定部によって判定
   された場合、第１の優先度より高い第２の優先度をその
   選択された命令に設定する第２の優先度設定部と、 資源管理手段において使用中の資源の内容を破壊しない
   命令であって、設定された優先度が最も高い命令を１つ
   決定する適合命令決定部とを備えることを特徴とする請
   求項１記載の最適化装置。
3. 【請求項３】決定手段は、 有向非巡回グラフにおいて候補選択手段によって選択さ
   れた命令と直前に決定された命令との間にハザード情報
   が設定されていない場合、その命令を含む有向非巡回グ
   ラフの子の方向にハザード情報が存在するか存在しない
   かを判定する第２の判定部を備え、 第２の優先度設定部は、 その命令を含む有向非巡回グラフの子の方向にハザード
   情報が存在しないと第２の判定部によって判定された場
   合、その選択された命令に第１の優先度より高い第２の
   優先度を設定し、 その命令を含む有向非巡回グラフの子の方向にハザード
   情報が存在すると第２の判定部によって判定された場
   合、その選択された命令に第２の優先度より高い第３の
   優先度を設定することを特徴とする請求項２記載の最適
   化装置。
4. 【請求項４】資源管理手段は、 オンで使用中を示しオフで未使用を示す状態フラグを各
   資源に対応づけて記憶する状態フラグ記憶部と、 適合命令決定部によって命令が決定されると、決定され
   た命令で定義される資源の状態フラグをオフからオンに
   切り換える第１の切り換え部と有向非巡回グラフ中のそ
   の命令の親命令の他の子命令において当該資源の値を使
   用している他の全ての子命令が既に決定されていること
   を確認することにより適合命令決定部によって決定され
   た命令が資源の最後の使用であるか否かを判定する第１
   の最終使用判定部と、 最後の使用であると判定されると、その資源の状態フラ
   グをオンからオフへと切り換える第２の切り換え部とを
   備えることを特徴とする請求項２又は３記載の最適化装
   置。
5. 【請求項５】決定手段は、 第１、第２の優先度設定部によって優先度が設定された
   命令が資源の状態フラグがオンである資源の最後の使用
   であるか否かを判定する第２の最終使用判定部を備え、 適合命令決定部は、 第２の最終使用判定部によって最後の使用であると判定
   された命令の優先度が最も高ければ、その命令を決定す
   ることを特徴とする請求項４記載の最適化装置。
6. 【請求項６】記憶手段は更に、 第１、第２の優先度設定部によって優先度が設定された
   命令が何れも使用中の資源を定義する場合、直前に記憶
   された命令の情報を削除し、 第１の切り換え部は更に、 情報が削除された命令で定義される資源の状態フラグを
   オンからオフに切り換え、 適合命令決定部は更に、 命令の情報が削除されると、状態フラグ記憶部において
   使用中の資源の値を破壊せず、かつ優先度が最も高い命
   令を決定することを特徴とする請求項４又は５記載の何
   れかの最適化装置。
7. 【請求項７】決定手段は更に、 第１、第２の優先度設定部によって設定された優先度が
   最も高い命令において定義されている資源が状態フラグ
   記憶部において使用中である場合、当該状態フラグ記憶
   部において未使用である資源を判定する未使用資源判定
   部と、 その優先度が最も高い命令において定義される資源と、
   その命令を含む有向非巡回グラフにおける当該資源とデ
   ータフローを有する命令で使用されている当該資源と
   を、未使用と判定された資源に書き換える書き換え部を
   備え、 適合命令決定部は、 未使用の資源に書き換えられた命令を決定することを特
   徴とする請求項２〜５記載の何れかの最適化装置。