JP3264901B2 - コンパイル装置及びコンパイル方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高級プログラミン
グ言語で書かれたソースプログラムを機械語プログラム
に翻訳するコンパイル装置及びコンパイル方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｃ言語などの高級プログラミング
言語でプログラムを記述し、プログラムの開発効率を高
めることが盛んに行われている。高級プログラミング言
語を用いることによって、プログラマは、プログラム中
の数値の保持、演算、転送等の処理を、変数を用いた演
算（ステップ）によって、任意に定義し、また、必要な
個数だけ用いることができるため、プログラマは自由に
プログラムを記述することができる。また記述されたプ
ログラム（以下、ソースプログラムと称する）は、コン
パイル装置によってコンパイルされることにより、コン
ピュータが理解可能な機械語プログラムとなる。この機
械語プログラム中の演算は、機械語命令によって表現さ
れ、また、当該機械語命令は、レジスタ又はメモリをオ
ペランドとするので、前記変数には、レジスタ又はメモ
リを割り付ける必要がある。この割り付け処理は、資源
割り付け処理と称される。この資源割り付け処理が最適
であれば、前記機械語プログラムのコードサイズは最小
となる。

【０００３】一般的には、各変数に対して、レジスタを
割り付けた場合の方が、メモリを割り付けた場合に比較
して、コードサイズ的にも、実行時間的にも良好な結果
が得られるが、レジスタは使用できる個数が少数である
ため、如何に効率良くレジスタ資源の割り付けを行っ
て、レジスタをオペランドとする機械語命令を使用する
かということが、資源割り付け処理における最適化であ
る。従来の資源割り付けの最適化方式としては、各々の
変数が格納されている値が有効となる区間（変数の生存
区間と称する。）に基づき、同一レジスタに割り付けら
れる変数はどれとどれであるかを検査し、その結果を用
いて資源割り付けを行う方式が採用されている。

【０００４】一方、本願発明者は、特願平１０−５９６
８０において、以下のような２種の命令フォーマット及
びレジスタモデルを使用するデータ処理装置を提案して
いる。図１０から図２０において、第１の命令フォーマ
ットの概要を示す。

【０００５】第１の命令フォーマットは、最小命令語長
を１バイトとした可変長命令であり、レジスタアドレス
指定フィールドとしては、２ビットのフィールドが使用
される。従って、１つのレジスタアドレス指定フィール
ドで４個のレジスタが指定可能である。本アーキテクチ
ャでは、４個のアドレスレジスタと、４個のデータレジ
スタが定義される。命令動作として、アドレスレジスタ
を使用するか、データレジスタを使用するかを区別する
ことにより、命令で前記合計８個のレジスタを使用でき
るように構成される。

【０００６】図１０は、最小命令語長である１バイト目
の第１の命令フィールドが、オペレーション指定フィー
ルドと、任意の数のレジスタアドレス指定フィールドと
から構成される第１の命令フォーマット（１）のビット
割り付けを示す。

【０００７】第１の命令フォーマット（１)-(a）は、第
１の命令フィールド内に２ビットのレジスタアドレス指
定フィールドを２フィールド含み、最小命令語長である
１バイトで構成される命令フォーマットであり、２つの
オペランドが指定可能な命令フォーマットである。

【０００８】第１の命令フォーマット（１)-(b）は、第
１の命令フィールド内に２ビットのレジスタアドレス指
定フィールドを２フィールド含み、更に付加情報フィー
ルドを追加して、合計２バイト以上の命令語長を持つ命
令フォーマットである。

【０００９】第１の命令フォーマット（１)-(c）は、第
１の命令フィールド内に２ビットのレジスタアドレス指
定フィールドを１つ含み、最小命令語長である１バイト
で構成される命令フォーマットであり、１つのオペラン
ドが指定可能な命令フォーマットである。

【００１０】第１の命令フォーマット（１)-(d）は、第
１の命令フィールド内に２ビットのレジスタアドレス指
定フィールドを１フィールド含み、更に付加情報フィー
ルドを追加した２バイト以上の命令語長を持つ命令フォ
ーマットである。

【００１１】第１の命令フォーマット（１)-(e）は、第
１の命令フィールド内にレジスタアドレス指定フィール
ドを含まず、最小命令語長である１バイトで構成される
命令フォーマットであり、アドレスを用いたオペランド
指定不可能な命令フォーマットである。

【００１２】第１の命令フォーマット（１)-(f）は、第
１の命令フィールド内にレジスタアドレス指定フィール
ドを含まず、更に付加情報フィールドを追加した２バイ
ト以上の命令語長を持つ命令フォーマットである。

【００１３】図１１は、図１０で示された個々のビット
割り付けについて、具体的な命令のリストの一部を示し
たものである。左側に命令のニーモニックを、右側に命
令の動作を各々示している。

【００１４】図１２は、最小命令語長である１バイト目
の第１の命令フィールドが命令語長指定フィールドから
なり、第２の命令フィールドが、オペレーション指定フ
ィールドと、任意の数のレジスタアドレス指定フィール
ドとから構成される第１の命令フォーマット（２）のビ
ット割り付けを示したものである。

【００１５】第１の命令フォーマット（２)-(a）は、第
２の命令フィールド内に２ビットのレジスタアドレス指
定フィールドを２フィールド含み、２バイトで構成され
る命令フォーマットであり、２つのオペランドが指定可
能な命令フォーマットである。

【００１６】第１の命令フォーマット（２)-(b）は、第
２の命令フィールド内に２ビットのレジスタアドレス指
定フィールドを２フィールド含み、更に付加情報フィー
ルドを追加して、合計３バイト以上の命令語長を持つ命
令フォーマットである。

【００１７】第１の命令フォーマット（２)-(c）は、第
２の命令フィールド内に２ビットのレジスタアドレス指
定フィールドを１つ含み、２バイトで構成される命令フ
ォーマットであり、１つのオペランドが指定可能な命令
フォーマットである。

【００１８】第１の命令フォーマット（２)-(d）は、第
２の命令フィールド内に２ビットのレジスタアドレス指
定フィールドを１フィールド含み、更に付加情報フィー
ルドを追加した３バイト以上の命令語長を持つ命令フォ
ーマットである。

【００１９】第１の命令フォーマット（２)-(e）は、第
２の命令フィールド内にレジスタアドレス指定フィール
ドを含まず、２バイトで構成される命令フォーマットで
あり、アドレスを用いたオペランド指定が不可能な命令
フォーマットである。

【００２０】第１の命令フォーマット（２)-(f）は、第
２の命令フィールド内にレジスタアドレス指定フィール
ド含まず、更に、付加情報フィールドを追加した２バイ
ト以上の命令語長を持つ命令フォーマットである。

【００２１】図１３は、図１２で示された個々のビット
割り付けについて、具体的な命令のリストの一部を示し
たものである。左側に命令のニーモニックを、右側に命
令の動作を各々示している。

【００２２】従って、前記図１０から図１３に示した第
１の命令フォーマットは、第１の命令フィールドを基本
命令語長とし、第１から第Ｍの命令フィールドを最長命
令語長Ｍとして、Ｎ命令語長（Ｎは１〜Ｍ間での整数）
の可変長命令を特定するものであって、最小命令語長が
１バイトであるという他にない特徴を備え、プログラム
サイズの縮小に適した命令フォーマットとなっている。

【００２３】図１４は、本データ処理装置に備える第１
のレジスタファイル２２０を示す。この第１のレジスタ
ファイル２２０は、４個のアドレスレジスタＡ０〜Ａ３
と、４個のデータレジスタＤ０〜Ｄ３と、スタックポイ
ンタＳＰ２２３と、内部のステータス情報及び制御情報
を保持するPSW(Processor Status Word)２２４と、プロ
グラムカウンタＰＣ２２５とを含む。

【００２４】更に、図１５は、前記第１のレジスタファ
イル２２０のアドレスレジスタＡ０〜Ａ３及びデータレ
ジスタＤ０〜Ｄ３へのアクセスについて、より詳細に示
した図である。同図は、命令の中で指定されるレジスタ
名と、レジスタアドレス指定フィールドで指定される命
令コードでのビット割り付けと、物理的なレジスタにア
クセスするための物理的なレジスタ番号、及びアクセス
する対象となる物理的なレジスタ名を一覧にして示した
ものである。

【００２５】図１５に示すように、第１の命令フォーマ
ットにおいては、４個のアドレスレジスタＡ０〜Ａ３へ
アクセスするために命令内に指定される命令アドレス指
定フィールドと、４個のデータレジスタＤ０〜Ｄ３へア
クセスするために命令内に指定される命令アドレス指定
フィールドとは、全く同一である。即ち、レジスタのア
ドレスを指定するために２ビット命令アドレス指定フィ
ールドを使用し、命令動作そのものでアドレスレジスタ
にアクセスするか、データレジスタにアクセスするかを
区別させている。

【００２６】次に、本アーキテクチャの基本命令フォー
マットである前記図１０及び図１２の第１の命令フォー
マットに対して、追加拡張する第２の命令フォーマット
のビット割り付けを図１６に示す。

【００２７】図１６に示した第２の命令フォーマットの
ビット割り付けは、最小命令語長である１バイト目の第
１の命令フィールドが命令語長指定フィールドからな
り、第２及び第３の命令フィールドが、オペレーション
指定フィールドと、任意の数のレジスタアドレス指定フ
ィールドとから構成される。第２の命令フォーマットに
おけるレジスタアドレス指定フィールドは４ビットから
構成される。

【００２８】図１６において、第２の命令フォーマット
（a）は、第３の命令フィールド内に４ビットのレジス
タアドレス指定フィールドを２フィールド含み、３バイ
トで構成される命令フォーマットであり、２つのオペラ
ンドが指定可能な命令フォーマットである。

【００２９】第２の命令フォーマット（b）は、第３の
命令フィールド内に４ビットのレジスタアドレス指定フ
ィールドを２フィールド含み、更に、付加情報フィール
ドを追加して、合計４バイト以上の命令語長を持つ命令
フォーマットである。

【００３０】第２の命令フォーマット（c）は、第３の
命令フィールド内に４ビットのレジスタアドレス指定フ
ィールドを１つ含み、３バイトで構成される命令フォー
マットであり、１つのオペランドが指定可能な命令フォ
ーマットである。

【００３１】第２の命令フォーマット（d）は、第３の
命令フィールド内に４ビットのレジスタアドレス指定フ
ィールドを１フィールド含み、更に、付加情報フィール
ドを追加した４バイト以上の命令語長を持つ命令フォー
マットである。

【００３２】従って、前記第２の命令フォーマットも、
第１の命令フィールドを基本命令語長とし、第１から第
Ｍの命令フィールドを最長命令語長Ｍとして、Ｎ命令語
長（Ｎは１〜Ｍ間での整数）の可変長命令を特定する。

【００３３】図１７は、図１６で示された個々のビット
割り付けについて、具体的な命令のリストの一部を示し
たものである。左側に命令のニーモニックを、右側に命
令の動作を各々示している。ニーモニックの中で、Rm、
Rn、又はRiは、レジスタアドレスの指定を表すが、指定
できるレジスタとして、図１８に示されるような第２の
レジスタファイル１２０が定義され、４個のアドレスレ
ジスタＡ０〜Ａ３、４個のデータレジスタＤ０〜Ｄ３、
及び８個の拡張レジスタＥ０〜Ｅ７から構成される１６
個の汎用レジスタである。更に、この第２のレジスタフ
ァイル１２０は、スタックポインタSP１２２と、内部の
ステータス情報及び制御情報を保持するPSW(Processor
Status Word)１２３と、プログラムカウンタPC１２４と
を含んでいる。

【００３４】図１９は、第１の命令フォーマットで定義
された命令を実行する際に、命令の中で指定されるレジ
スタ名と、レジスタアドレス指定フィールドで指定され
る命令コード上でのビット割り付けと、物理的なレジス
タにアクセスするための物理的なレジスタ番号、及び、
アクセスする対象となる物理的なレジスタ名を一覧にし
て示したものである。第１の命令フォーマットでは、レ
ジスタ指定フィールドは２ビットしかないが、汎用レジ
スタは１６個で４ビットのアドレスでアクセスする必要
がある関係から、アドレスの変換をする必要がある。例
えば、アドレスレジスタＡ０をアクセスする際には、物
理的なアドレス番号として“１０００”が、データレジ
スタＤ１をアクセスする際には、物理的なアドレス番号
として、“１１０１”を生成し、汎用レジスタファイル
１２１に出力する必要がある。

【００３５】図２０は、第２の命令フォーマットで定義
された命令を実行する際に、命令の中で指定されるレジ
スタ名と、レジスタアドレス指定フィールドで指定され
る命令コード上でのビット割り付けと、物理的なレジス
タにアクセスするための物理的なレジスタ番号、及び、
アクセスする対象となる物理的なレジスタ名を一覧にし
て示したものである。第２の命令フォーマットでは、４
ビットのレジスタアドレス指定フィールドを有している
ので、その４ビットをそのまま物理的なレジスタ番号と
して指定することになる。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者が特願平１
０−５９６８０において提案したようなデータ処理装置
においては、従来のコンパイル装置が行っているように
単にレジスタをメモリよりも優先して資源割り付けを行
うと、以下のような問題が存在する。

【００３７】１) 第１のレジスタファイル（レジスタ資
源）に割り付けられた変数を第１の命令フォーマットで
記述された命令を使用して処理する場合と、第２のレジ
スタファイルに割り付けられた変数を第２の命令フォー
マットで記述された命令を使用して処理する場合とで命
令長が異なるため、両者の何れをも優先的に扱わず均一
に扱うことでは、命令コードサイズは最小にならない。
即ち、従来のコンパイル装置では、各変数を第１のレジ
スタファイルに優先的に割り付けるか、又は第２のレジ
スタファイルに優先的に割り付けるかについて考慮して
いない。例えば、各変数をその出現順に第２のレジスタ
ファイルに割り付け、これ等変数を第２の命令フォーマ
ットで記述された命令を使用して処理する場合には、第
２の命令フォーマットの命令長が第１の命令フォーマッ
トの命令長よりも長い以上、命令コードサイズは大きく
なる。

【００３８】２) 第２の命令フォーマットで記述された
命令を使用して変数を処理する場合に対して、データを
メモリからレジスタに転送するデータ転送命令を含む命
令列では、第１の命令フォーマットを使用して変数を処
理した方が、命令数は増加しても命令長は短くなる場合
がある。従って、単純に、変数をメモリよりもレジスタ
資源に優先的に割り付けることでは、コードサイズは最
小にならない。

【００３９】本発明の目的は、命令フォーマットによっ
て扱えるレジスタ資源が異なり、且つ使用する命令フォ
ーマットに応じて命令長が異なる命令セットを有するプ
ロセッサにおいて、命令コードサイズが小さい機械語プ
ログラムを生成するコンパイル装置及びコンパイル方法
を提供することにある。

【００４０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、頻繁に使用される変数が、命令長の短
いフォーマットで使用可能なレジスタに割り付けられ、
且つそれ等変数が前記命令長の短いフォーマットを使用
して処理される機械語プログラムを得るようにする。

【００４１】すなわち、請求項１記載の発明のコンパイ
ル装置は、レジスタ資源と拡張レジスタ資源とを備え、
第１の命令フォーマットで記述された命令と、前記第１
の命令フォーマットよりも命令長が長い第２の命令フォ
ーマットで記述された命令とを実行し、前記拡張レジス
タ資源は前記第２の命令フォーマットで記述された命令
でのみアクセスされるプロセッサを対象として、入力さ
れたソースプログラムを機械語に翻訳するコンパイル装
置であって、前記ソースプログラム中の各変数が前記レ
ジスタ資源又は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた
場合に、前記第１の命令フォーマットで記述された命令
の命令列の長さを算出する第１の命令列長算出手段と、
前記ソースプログラム中の各変数が前記レジスタ資源又
は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた場合に、前記
第２の命令フォーマットで記述された命令の命令列の長
さを算出する第２の命令列長算出手段と、前記ソースプ
ログラム中の各変数を前記レジスタ資源と前記拡張レジ
スタ資源とに割り付ける際に、前記第１の命令列長算出
手段及び前記第２の命令列長算出手段により算出された
命令列長に基づいて、前記ソースプログラム中の変数の
生存区間内の参照頻度の高い変数を優先的に前記レジス
タ資源に割り付ける資源割付手段とを備えたことを特徴
とする。

【００４２】請求項２記載の発明は、前記請求項１記載
のコンパイル装置において、前記ソースプログラム中の
各変数がメモリに割り付けられた場合の命令列の長さを
算出する第３の命令列長算出手段を備え、前記資源割付
手段は、前記ソースプログラム中の各変数の中で前記レ
ジスタ資源に割り付けられなかった変数を前記拡張レジ
スタ資源に割り付けるか前記メモリに割り付けるかを、
前記第２の命令列長算出手段及び前記第３の命令列長算
出手段により命令列長を算出して決定することを特徴と
する。

【００４３】請求項３記載の発明は、前記請求項１又は
２記載のコンパイル装置において、前記資源割付手段
は、前記レジスタ資源の一部を特定の変数に割り付けな
いワークレジスタとして使用し、前記レジスタ資源と前
記拡張レジスタ資源との双方を用いる操作を、前記第２
の命令フォーマットの命令で記述するか、又は前記ワー
クレジスタを用いた前記第１の命令フォーマットの命令
及び前記ワークレジスタと前記拡張レジスタ資源との間
の第２の命令フォーマットの転送命令との両命令で記述
するかを、前記第１の命令列長算出手段及び前記第２の
命令列長算出手段により命令列長を算出して命令列長が
短くなるように決定することを特徴とする。

【００４４】請求項４記載の発明は、前記請求項１、２
又は３記載のコンパイル装置において、前記レジスタ資
源は、前記第１の命令フォーマットで記述された命令及
び前記第２の命令フォーマットで記述された命令の何れ
でもアクセスされ、前記第１の命令フォーマットで記述
された命令では前記レジスタ資源のみが参照されること
を特徴とする。

【００４５】請求項５記載の発明のコンパイル方法は、
レジスタ資源と拡張レジスタ資源とを備え、第１の命令
フォーマットで記述された命令と、前記第１の命令フォ
ーマットよりも命令長が長い第２の命令フォーマットで
記述された命令とを実行し、前記拡張レジスタ資源は前
記第２の命令フォーマットで記述された命令でのみアク
セスされるプロセッサを対象として、入力されたソース
プログラムを機械語に翻訳するコンパイル方法であっ
て、前記ソースプログラム中の各変数を前記レジスタ資
源と前記拡張レジスタ資源とに割り付けるに際し、前記
ソースプログラム中の各変数が前記レジスタ資源又は前
記拡張レジスタ資源に割り付けられた場合に、前記第１
の命令フォーマットで記述された命令の命令列の長さを
算出し、前記ソースプログラム中の各変数が前記レジス
タ資源又は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた場合
に、前記第２の命令フォーマットで記述された命令の命
令列の長さを算出し、前記算出された第１の命令フォー
マットで記述された命令の命令列長及び前記第２の命令
フォーマットで記述された命令の命令列長に基づいて、
前記ソースプログラム中の変数の生存区間内の参照頻度
の高い変数を優先的に前記レジスタ資源に割り付けるこ
とを特徴とする。

【００４６】請求項６記載の発明は、前記請求項５記載
のコンパイル方法において、前記ソースプログラム中の
各変数の中で前記レジスタ資源に割り付けられなかった
変数を前記拡張レジスタ資源に割り付けるかメモリに割
り付けるかを決定するに際し 、前記レジスタ資源に割り
付けられなかった変数が前記拡張レジスタ資源に割り付
けられた場合に、前記第２の命令フォーマットで記述さ
れた命令の命令列の長さを算出すると共に、前記レジス
タ資源に割り付けられなかった変数が前記メモリに割り
付けられた場合の命令列の長さを算出することを特徴と
する。

【００４７】請求項７記載の発明は、請求項５又は６記
載のコンパイル方法において、前記レジスタ資源の一部
を特定の変数に割り付けないワークレジスタとして使用
しながら、前記ソースプログラム中の各変数が前記レジ
スタ資源又は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた場
合に、前記第１の命令フォーマットで記述された命令の
命令列の長さを算出すると共に、前記ソースプログラム
中の各変数が前記レジスタ資源又は前記拡張レジスタ資
源に割り付けられた場合に、前記第２の命令フォーマッ
トで記述された命令の命令列の長さを算出し、前記両命
令列長の算出結果により、命令列長が短くなるように、
前記レジスタ資源と前記拡張レジスタ資源との双方を用
いる操作を、前記第２の命令フォーマットの命令で記述
するか、又は前記ワークレジスタを用いた前記第１の命
令フォーマットの命令及び前記ワークレジスタと前記拡
張レジスタ資源との間の第２の命令フォーマットの転送
命令との両命令で記述するかの何れかを決定することを
特徴とする。

【００４８】請求項８記載の発明は、請求項５、６又は
７記載のコンパイル方法において、前記レジスタ資源は
前記第１の命令フォーマットで記述された命令及び前記
第２の命令フォーマットで記述された命令の何れでもア
クセスされ、前記第１の命令フォーマットで記述された
命令では前記レジスタ資源のみが参照されるプロセッサ
を対象とするコンパイル方法であることを特徴とする。

【００４９】以上の構成から、本発明では、命令フォー
マットの種類に応じて扱えるレジスタ資源が異なり、且
つ命令フォーマットの種類に応じて命令長が異なる命令
セットを有するプロセッサにおいて、各変数を第１の命
令フォーマットで記述された命令を使用して第１のレジ
スタ資源に割り付けた場合の命令列長の長さと、各変数
を第２の命令フォーマットで記述された命令を使用して
第２のレジスタ資源に割り付けた場合の命令列長の長さ
とが算出され、その算出結果に基づいて適切な資源割り
付けが行われるので、コードサイズの小さい機械語プロ
グラムが生成される。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図５を用いて説明する。

【００５１】最初に本発明におけるコンパイル装置及び
コンパイル方法が対象とするプロセッサの機械語命令セ
ットについてであるが、命令のフォーマットによって扱
えるレジスタ資源が異なり、且つ、命令のフォーマット
に応じて命令長が異なるような機械語命令セットを有す
るプロセッサとして、特願平１０−５９６８０において
提案した２種の命令フォーマットを有するデータ処理装
置とする。

【００５２】図１は、本発明の実施の形態におけるコン
パイル装置の構成図である。コンパイル装置は、構文解
析手段１と、最適化手段２と、資源割り付け手段３と、
コード生成手段４とで構成されている。

【００５３】構文解析手段１は、ファイルとして記憶さ
れているソースプログラム５の字句解析、構文解析、及
び意味解析を行う。解析結果は、中間言語プログラムと
して出力される。

【００５４】最適化手段２は、最終的に生成される機械
語プログラム６のプログラムサイズを削減し、実行時間
を短縮させる目的で中間言語プログラムの最適化を行
う。

【００５５】資源割り付け手段３は、プログラムの変数
の生存区間を求め、生存区間毎に各変数に対して資源で
あるレジスタやメモリを割り付けると共に、同一動作に
対しての最適な命令の割り付けも行う。

【００５６】コード生成手段４は、最適化された中間言
語プログラムを、資源割り付け手段３の割り付け結果に
従って、ターゲットマシンの機械語命令に変換し、機械
語プログラム６として出力する。

【００５７】尚、構文解析手段１、最適化手段２、コー
ド生成手段４については公知であるので、詳細な説明を
省略する。

【００５８】図２は、本発明の実施の形態におけるコン
パイル装置の資源割り付け手段３の構成図である。同図
において、３１は各変数に対しての生存区間を判定する
生存区間判定部である。３２は変数を第１の命令フォー
マットを持つ命令群を用いてレジスタに割り付けた場合
の命令列長を算出する第１の命令長算出手段である。第
１の命令フォーマットでは、一部のレジスタしか扱うこ
とができない。３３は変数を第２の命令フォーマットを
持つ命令群を用いてレジスタに割り付けた場合の命令長
を算出する第２の命令長算出手段である。第２の命令フ
ォーマットでは全てのレジスタ資源を扱うことができ
る。３４は変数をメモリに割り付けた場合の命令長を算
出する第３の命令長算出手段である。３５は生存区間判
定部３１の生存区間の判定結果と、第１から第３の命令
長算出手段３２〜３４に応じて、変数資源の割り付けを
行う変数資源割り付け部である。３６は資源割り付け手
段３の制御部３６を除く全体を制御する制御部である。

【００５９】以上のように構成されたコンパイル装置の
資源割り付けについて、以下、図面を用いて、その動作
を述べる。図３は、本発明の実施の形態におけるコンパ
イル装置の制御部３６の資源割り付けの処理フローを示
したフローチャートである。

【００６０】ここで、コンパイル装置の資源割付けを行
う対象とする中間コードプログラム例を図４に示す。図
４に示された中間コードｓ１〜ｓ８を今回の資源割付け
の対象となる基本ブロックとする。説明を簡単にするた
めに、ここでは、基本ブロック内の資源割り付けについ
て説明するが、基本ブロックを越えての資源割付けにお
いても同様に説明できる。

【００６１】また、説明を簡単にするために、レジスタ
資源の割り付けに関しては、以下の条件で行うものとす
る。

【００６２】１）第１の命令フォーマットで操作できる
レジスタ資源（Ａ０〜Ａ３，Ｄ０〜Ｄ３）の中で、アド
レスレジスタＡ０〜Ａ３については、ポインタとして使
用するものとし、データ変数を格納しないものとする。

【００６３】２）第１の命令フォーマットで操作できる
レジスタ資源（Ａ０〜Ａ３，Ｄ０〜Ｄ３）の中で、デ−
タレジスタＤ０〜Ｄ３は、全てデ−タ変数の格納及び操
作に使用できるが、そのうち、レジスタＤ０、Ｄ１につ
いてはワークレジスタとして使用し、変数を割り付けな
いものとする。

【００６４】３）第２の命令フォーマットで操作できる
レジスタ資源（Ａ０〜Ａ３，Ｄ０〜Ｄ３、Ｅ０〜Ｅ７）
の中で、拡張レジスタＥ０〜Ｅ７については、データで
もアドレスでも自由に使用できるものとする。

【００６５】これ等の条件は、説明を簡単にするために
定めたものであって、本発明に何らの制約を与えるもの
ではない。

【００６６】このフローチャートに従って、図４におけ
る中間コードプログラムについて資源割り付けを行う場
合の処理について説明する。

【００６７】先ず、ステップ３０１では、基本ブロック
内部の全ての変数について、個々の変数の生存区間や参
照頻度を調べる。ここで、レジスタ割付けの対象となる
のは、第１の命令フォーマットで操作できるレジスタ資
源のみ、具体的には、レジスタＡ０〜Ａ３、Ｄ０〜Ｄ３
のみである。その結果によって、変数資源割付部３５が
第１の命令フォーマットで操作できるレジスタ資源に対
して、レジスタ割付け可能かどうかを検査する。ここで
は、どのような手法を用いてこれ等のレジスタに変数を
割り付けるかということが重要ではなく、同一のオペレ
ーションに対して第１の命令フォーマットの命令長の方
が第２の命令フォーマットの命令長に比べて小さいの
で、第１の命令フォーマットで扱えるレジスタ資源のみ
を対象にしたレジスタ資源割り付けを行うということが
最も重要である。

【００６８】次に、ステップ３０２では、ステップ３０
１の検査結果をもとに、第１の命令フォーマットで操作
できるレジスタ資源のみで全ての変数が資源割付け可能
かどうかを判断する。

【００６９】可能な場合は、第１の命令フォーマットで
操作できるレジスタ資源のみに変数を割り付けて、資源
割付けを終了する（ステップ３０３）。

【００７０】通常の基本ブロック内には、多くの変数が
存在するので、ほとんどの場合は、第１の命令フォーマ
ットで操作できるレジスタ資源に割り付けられない変数
が存在する。ステップ３０２では、第１の命令フォーマ
ットで操作できるレジスタ資源で全ての変数が割り付け
られない場合、先ず、第１の命令フォーマットで操作で
きるレジスタ資源を優先的に割り付けを行う。この優先
的な割り付け処理を以下に説明する。

【００７１】図５は、ステップ３０１で、第１の命令フ
ォーマットで操作できるレジスタ資源に割り付ける変数
を決定するために調べた、基本ブロック内での変数の生
存区間と、参照頻度とを示した図である。この結果、最
も参照頻度の高い変数であるｐ１とｐ２を第１の命令フ
ォーマットで操作できるレジスタの内、レジスタＤ２と
Ｄ３に割り付けるものとする。ここで、どの変数をレジ
スタに割り付けるかどうかの決定は、扱えるレジスタ資
源の数と、各変数の生存区間、参照頻度によって決定さ
れたものである。この場合、既述した条件によりレジス
タＤ０及びＤ１は使用できないので、使用できるレジス
タ資源はレジスタＤ２とＤ３との２つであり、最も使用
頻度の高い２つの変数を割り付けている。

【００７２】次に、ステップ３０４では、変数資源割付
部３５が第１の命令フォーマットで操作できるレジスタ
資源に割り付けできなかった残りの変数について、第１
の命令フォーマットでは操作できず、第２の命令フォー
マットによってのみ操作できるレジスタ資源、具体的に
は、拡張レジスタＥ０〜Ｅ７に各変数を割り付けるか、
メモリ資源に割り付けるかの第１の組み合わせ（資源の
割り付け）について場合分けを行う。

【００７３】更に、ステップ３０４では、制御部３６が
第１の組み合わせの中でレジスタ資源に割り付けた場合
には、ワークレジスタＤ０、Ｄ１を利用して、第１の命
令フォーマットを使用するのが適当か、又はワークレジ
スタＤ０、Ｄ１を利用せずに第２の命令フォーマットを
使用するのが適当かも含めて、第２の組み合わせ（命令
の割り付け）を考える。拡張レジスタＥ０〜Ｅ７及びレ
ジスタＤ２、Ｄ３を使用した特定の第１の組み合わせに
対する第２の組み合わせの例を図７〜図９に示す。これ
等の図面の説明は後に詳述する。最終的には、全ての組
み合わせについて、命令列長を算出するので、ここで、
どの組み合わせを選択するかは問題にならない。

【００７４】以下に説明するステップ３０５〜ステップ
３０７では、前記第２の組み合わせの各々（図７〜図
９）に対して命令列長の算出を行う。

【００７５】つまり、ステップ３０５では、第１の命令
フォーマットを使用してレジスタに資源割り付けした命
令列長を算出する。ステップ３０６では、第２の命令フ
ォーマットを使用してレジスタに資源割り付けした命令
列長を算出する。

【００７６】同様に、ステップ３０７では、レジスタ資
源ではなく、メモリ資源に変数を割り付け、第１の命令
フォーマットを割り付けた場合の命令列長を算出する。
ここでは、説明を簡単にするために、メモリ資源に変数
を割り付けた場合のアドレスは、１６ビットの絶対アド
レスで指定できるものとし、その変数に対してのメモリ
／レジスタ間移動命令は、３バイトとする。またステッ
プ３０７では、レジスタ資源ではなく、メモリ資源に変
数を割り付け、第２の命令フォーマットを割り付けた場
合の命令列長を算出する。ここでは、説明を簡単にする
ために、メモリ資源に変数を割り付けた場合のアドレス
は、１６ビットの絶対アドレスで指定できるものとし、
その変数に対してのメモリ／レジスタ間移動命令は、４
バイトとする。

【００７７】ステップ３０８では、前記ステップ３０５
〜ステップ３０７の結果を用いて、この組み合わせにお
ける基本ブロック全体の命令列長を算出する。

【００７８】前記処理を全ての組み合わせにおいて実行
し（ステップ３０９）、ステップ３１０では、その結
果、基本ブロック内の命令列長が最小となる組み合わせ
を選択する。

【００７９】前記図３の資源割付処理フローを実行する
図２の制御部３６及び生存区間判定部３１、変数資源割
付部３５により、ソースプログラム中の各変数をレジス
タ資源（Ａ０〜Ａ３、Ｄ２、Ｄ３）と拡張レジスタ（Ｅ
０〜Ｅ７）とに割り付ける際に、第１の命令列長算出手
段３２及び第２の命令列長算出手段３３により算出され
た命令列長に基づいて、ソースプログラム中の変数の生
存区間内の参照頻度の高い変数を優先的に前記レジスタ
資源（Ａ０〜Ａ３、Ｄ２、Ｄ３）に割り付けるようにし
た請求項１の資源割付手段３７を構成する。

【００８０】以上のような処理で機械語プログラムサイ
ズを最小化するコンパイル装置の処理について、図を用
いて更に詳細に説明する。

【００８１】先ず、図６に、各変数のレジスタ割付けに
ついて第１の命令フォーマットによってアクセス可能な
レジスタ資源と、それ以外のレジスタ資源について、優
先度を付けずに出現順にレジスタ資源への割り付けを行
った場合（従来の方法）の変数の資源割付けと、その割
り付けに対応して命令を割り付けた場合の機械語命令プ
ログラムを示す。この場合の基本ブロックに対する命令
列長は４６バイトになる。

【００８２】次に、図７に、図５で示された変数の生存
区間と出現頻度をもとに、図３のステップ３０２の処理
により、第１の命令フォーマットで操作可能なレジスタ
のみ（この場合、具体的には、Ｄ２レジスタとＤ３レジ
スタ）に、優先的にレジスタ割付けを行い、その結果、
変数ｐ１をレジスタＤ２に、変数ｐ２をレジスタＤ３に
割り付けた場合の変数の資源割り付けと、その割り付け
に対応して命令を割り付けた場合の機械語命令プログラ
ムを示す。この場合の基本ブロックに対する命令列長は
４２バイトとなり、図６で示した場合に比べて、４バイ
トのコードサイズの削減が図れていることが判る。

【００８３】更に、図８に、図７で説明した場合とレジ
スタ資源の割り付け方は同様であるが、命令フォーマッ
トとして第２の命令フォーマットを選択する代りに第１
の命令フォーマットを選択して、命令の割り付け方を変
更した場合の機械語命令プログラムを示す。この場合、
基本命令ブロックに対するトータルの命令長自体は、図
７の場合より２バイト増加して、４４バイトになってい
るが、個々の中間言語毎に機械語命令列長を比較してい
くと、中間言語ｓ１及び中間言語ｓ８に関しては、これ
等言語ｓ１、ｓ８が第１の命令フォーマットで記述され
た命令を含んで、各々、１バイトずつ機械語命令長が減
少していることが判る。ここで、中間言語ｓ１では、使
用頻度の高い変数ｐ１及びｐ２が第１のレジスタファイ
ル２２０内のレジスタＤ２、Ｄ３に各々割り付けられ
る。また、これ等変数ｐ１、ｐ２と共に使用される変数
ｔ１も第１のレジスタファイル２２０内のワークレジス
タＤ０に一時的に割り付けられる。これにより、命令mo
v D2,D0 及び命令add D3,D0は、各々、第１の命令フォ
ーマットを使用して１バイトで記述される。

【００８４】最後に、図７及び図８で示した結果をもと
に、レジスタ資源の割り付け、及び命令の割り付けを最
適化した機械語命令プログラムを図９に示す。図９で
は、図７及び図８の各中間言語の中で機械語命令長が短
い方の中間言語、即ち、中間言語ｓ２〜ｓ７では図７の
中間言語ｓ２〜ｓ７が、中間言語ｓ１、ｓ８では図８の
中間言語ｓ１、ｓ８が採用される。尚、図７の中間言語
ｓ２、ｓ３と図８の中間言語ｓ２、ｓ３とは機械語命令
長が同一であるが、図７の中間言語ｓ２、ｓ３、即ち命
令数が少なくて高速処理の可能な方の中間言語が採用さ
れる。その結果、図９では、図７の状態から、更に２バ
イトのコード削減が実現されており、図３及び図４で示
した中間言語プログラムに対して、最もコードサイズの
小さい機械語命令プログラムが生成されている。

【００８５】前記図９の機械語命令プログラムは、中間
言語ｓ１の命令mov D2,D0 、命令add D3,D0 、及び中間
言語ｓ８の命令add 5,D0が第１のレジスタファイル２２
０内のレジスタＤ０、Ｄ２、Ｄ３を用いて第１の命令フ
ォーマットで記述され、他の中間言語ｓ２〜ｓ７が第２
のレジスタファイル１２０を用いて第２の命令フォーマ
ットで記述されていて、この機械語命令プログラムは、
コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。

【００８６】尚、以上の具体例では、基本ブロックの各
変数ｐ１、ｐ２、ｔ１〜ｔ８をレジスタＤ２、Ｄ３、Ｅ
０〜Ｅ７に割り付けたが、資源割り付けが必要な変数が
割り付け可能なレジスタの本数を越えて同時に存在する
場合には、これ等変数は前記各レジスタとメモリ資源と
に割り付けられる。この場合は、図３のステップＳ３０
７においてメモリ資源に割り付けた場合の命令列長が算
出される。このように変数の一部をメモリ資源に割り付
ける場合、データ転送命令を含む命令列では、第１のレ
ジスタファイル２２０内の何れかのレジスタを一時的に
使用して第１の命令フォーマットが使用される。これに
より、命令数は増加するが、命令列長は短くなり、命令
コードサイズは小さくなる場合がある。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンパイ
ル装置及びコンパイル方法によれば、命令フォーマット
の種類に応じて扱えるレジスタ資源が異なり、且つ命令
フォーマットの種類に応じて命令長が異なる命令セット
を有するプロセッサにおいて、コードサイズの小さい機
械語プログラムを生成できるコンパイル装置及びコンパ
イル方法を提供できるという顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるコンパイル装置の
構成を示す構成図である。

【図２】同実施形態によるコンパイル装置の資源割り付
け手段の構成を示す構成図である。

【図３】同実施形態によるコンパイル装置の資源割り付
け手段における資源割り付けに関る処理フローを説明す
るフローチャート図である。

【図４】中間言語プログラムの一例を示す図である。

【図５】中間言語プログラム中の各変数の生存区間と参
照頻度を示した図である。

【図６】変数の資源割付けとそれに対応した機械語命令
プログラムの一例を示す図である。

【図７】変数の資源割付けとそれに対応した機械語命令
プログラムの一例を示す図である。

【図８】変数の資源割付けとそれに対応した機械語命令
プログラムの一例を示す図である。

【図９】変数の資源割付けとそれに対応した機械語命令
プログラムの一例を示す図である。

【図１０】本発明によるコンパイル装置が対象とするデ
ータ処理装置の第１の命令フォーマット（１）を示す図
である。

【図１１】同データ処理装置の第１の命令フォーマット
（１）の命令のリストの一部を示す図である。

【図１２】同データ処理装置の第１の命令フォーマット
（２）を示す図である。

【図１３】同データ処理装置の第１の命令フォーマット
（２）の命令のリストの一部を示す図である。

【図１４】同データ処理装置において、第１のレジスタ
ファイルの構成を示すブロック図である。

【図１５】同データ処理装置の第１の命令フォーマット
の命令の実行時のレジスタファイルのレジスタ番号を示
す図である。

【図１６】同データ処理装置の第２の命令フォーマット
を示す図である。

【図１７】同データ処理装置の第２の命令フォーマット
の命令のリストの一部を示す図である。

【図１８】同データ処理装置のレジスタファイルの構成
を示すブロック図である。

【図１９】同データ処理装置において、第１の命令フォ
ーマットの命令実行時のレジスタファイルのレジスタ番
号を示す図である。

【図２０】同データ処理装置において、第２の命令フォ
ーマットの命令の実行時のレジスタファイルのレジスタ
番号を示す図である。

【符号の説明】 １ 構文解析手段 ２ 最適化手段 ３ 資源割り付け手段 ４ コード生成手段 ３１ 生存区間判定部 ３２ 第１の命令長算出手段 ３３ 第２の命令長算出手段 ３４ 第３の命令長算出手段 ３５ 変数資源割り付け部 ３６ 制御部 ３７ 請求項１記載の資源割付手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−108373（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−105013（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−314727（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−121377（ＪＰ，Ａ) 鈴木他，カスタマイズアドレス空間マ イコンのアーキテクチャ，電子情報通信 学会技術研究報告（ＣＰＳＹ93−35〜 44），Ｖｏｌ．93，Ｎｏ．320，ｐ．17 −24 Ｄ．Ｒ．Ｄｉｔｚｅｌ他，Ｔｈｅ Ｈ ａｒｄｗａｒｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕ ｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＣＲＩＳＰ Ｍｉ ｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，Ｐｒｏｃｅ ｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ 14ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ ａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｃｏ ｍｐｕｔｅｒ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒ ｅ，ｐ．309−319 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 9/30 - 9/45

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レジスタ資源と拡張レジスタ資源とを備
   え、第１の命令フォーマットで記述された命令と、前記
   第１の命令フォーマットよりも命令長が長い第２の命令
   フォーマットで記述された命令とを実行し、前記拡張レ
   ジスタ資源は前記第２の命令フォーマットで記述された
   命令でのみアクセスされるプロセッサを対象として、 入力されたソースプログラムを機械語に翻訳するコンパ
   イル装置であって、 前記ソースプログラム中の各変数が前記レジスタ資源又
   は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた場合に、前記
   第１の命令フォーマットで記述された命令の命令列の長
   さを算出する第１の命令列長算出手段と、 前記ソースプログラム中の各変数が前記レジスタ資源又
   は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた場合に、前記
   第２の命令フォーマットで記述された命令の命令列の長
   さを算出する第２の命令列長算出手段と、 前記ソースプログラム中の各変数を前記レジスタ資源と
   前記拡張レジスタ資源とに割り付ける際に、前記第１の
   命令列長算出手段及び前記第２の命令列長算出手段によ
   り算出された命令列長に基づいて、前記ソースプログラ
   ム中の変数の生存区間内の参照頻度の高い変数を優先的
   に前記レジスタ資源に割り付ける資源割付手段とを備え
   たことを特徴とするコンパイル装置。
2. 【請求項２】 前記ソースプログラム中の各変数がメモ
   リに割り付けられた場合の命令列の長さを算出する第３
   の命令列長算出手段を備え、 前記資源割付手段は、前記ソースプログラム中の各変数
   の中で前記レジスタ資源に割り付けられなかった変数を
   前記拡張レジスタ資源に割り付けるか前記メモリに割り
   付けるかを、前記第２の命令列長算出手段及び前記第３
   の命令列長算出手段により命令列長を算出して決定する
   ことを特徴とする請求項１記載のコンパイル装置。
3. 【請求項３】 前記資源割付手段は、前記レジスタ資源
   の一部を特定の変数に割り付けないワークレジスタとし
   て使用し、 前記レジスタ資源と前記拡張レジスタ資源との双方を用
   いる操作を、前記第２の命令フォーマットの命令で記述
   するか、又は前記ワークレジスタを用いた前記第１の命
   令フォーマットの命令及び前記ワークレジスタと前記拡
   張レジスタ資源との間の第２の命令フォーマットの転送
   命令との両命令で記述するかを、前記第１の命令列長算
   出手段及び前記第２の命令列長算出手段により命令列長
   を算出して命令列長が短くなるように決定する ことを特
   徴とする請求項１又は２記載のコンパイル装置。
4. 【請求項４】 前記レジスタ資源は、前記第１の命令フ
   ォーマットで記述された命令及び前記第２の命令フォー
   マットで記述された命令の何れでもアクセスされ、 前記第１の命令フォーマットで記述された命令では前記
   レジスタ資源のみが参照される ことを特徴とする請求項
   １、２又は３記載のコンパイル装置。
5. 【請求項５】 レジスタ資源と拡張レジスタ資源とを備
   え、第１の命令フォーマットで記述された命令と、前記
   第１の命令フォーマットよりも命令長が長い第２の命令
   フォーマットで記述された命令とを実行し、前記拡張レ
   ジスタ資源は前記第２の命令フォーマットで記述された
   命令でのみアクセスされるプロセッサを対象として、 入力されたソースプログラムを機械語に翻訳するコンパ
   イル方法であって、 前記ソースプログラム中の各変数を前記レジスタ資源と
   前記拡張レジスタ資源とに割り付けるに際し、 前記 ソースプログラム中の各変数が前記レジスタ資源又
   は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた場合に、前記
   第１の命令フォーマットで記述された命令の命令列の長
   さを算出し、 前記ソースプログラム中の各変数が前記レジスタ資源又
   は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた場合に、前記
   第２の命令フォーマットで記述された命令の命令列の長
   さを算出し、 前記算出された第１の命令フォーマットで記述された命
   令の命令列長及び前記第２の命令フォーマットで記述さ
   れた命令の命令列長に基づいて、前記ソースプログラム
   中の変数の生存区間内の参照頻度の高い変数を優先的に
   前記レジスタ資源に割り付ける ことを特徴とするコンパ
   イル方法。
6. 【請求項６】 前記ソースプログラム中の各変数の中で
   前記レジスタ資源に割り付けられなかった変数を前記拡
   張レジスタ資源に割り付けるかメモリに割り付けるかを
   決定するに際し、 前記レジスタ資源に割り付けられなかった変数が前記拡
   張レジスタ資源に割り付けられた場合に、前記第２の命
   令フォーマットで記述された命令の命令列の長さを算出
   すると共に、 前記レジスタ資源に割り付けられなかった変数が前記メ
   モリに割り付けられた場合の命令列の長さを算出する こ
   とを特徴とする請求項５記載のコンパイル方法。
7. 【請求項７】 前記レジスタ資源の一部を特定の変数に
   割り付けないワークレジスタとして使用しながら、 前記ソースプログラム中の各変数が前記レジスタ資源又
   は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた場合に、前記
   第１の命令フォーマットで記述された命令の命令列の長
   さを算出すると共に、 前記ソースプログラム中の各変数が前記レジスタ資源又
   は前記拡張レジスタ資源に割り付けられた場合に、前記
   第２の命令フォーマットで記述された命令の命令列の長
   さを算出し、 前記両命令列長の算出結果により、命令列長が短くなる
   ように、前記レジスタ資源と前記拡張レジスタ資源との
   双方を用いる操作を、前記第２の命令フォーマットの命
   令で記述するか、又は前記ワークレジスタを用いた前記
   第１の命令フォーマットの命令及び前記ワークレジスタ
   と前記拡張レジスタ資源との間の第２の命令フォーマッ
   トの転送命令との両命令で記述するかの何れかを決定す
   ることを特徴とする請求項５又は６記載のコンパイル方
   法。
8. 【請求項８】 前記レジスタ資源は前記第１の命令フォ
   ーマットで記述された命令及び前記第２の命令フォーマ
   ットで記述された命令の何れでもアクセスされ、前記第
   １の命令フォーマットで記述された命令では前記レジス
   タ資源のみが参照されるプロセッサを対象とするコンパ
   イル方法である ことを特徴とする請求項５、６又は７記
   載のコンパイル方法。