22、软件编译与优化技术解析

软件编译与优化技术解析

在软件开发领域，尤其是针对多处理器片上系统（MPSoC）的开发，软件编译与优化技术至关重要。下面将详细介绍数据建模、编程模型以及编译器基础设施等方面的内容。

1. 数据流建模

数据流模型是一类计算模型，其中并行实体仅允许通过专用通道进行通信。直观地说，在数据流模型中，应用程序被表示为一个图，节点代表计算，边代表先进先出（FIFO）通信缓冲区。

1.1 同步数据流（SDF）

同步数据流（SDF）是一种突出的数据流模型，节点有固定的执行条件。例如，在图中节点 a2 需要其输入通道中有四个数据项，执行时会消耗这些令牌并在输出中产生一个数据项。这种模型可用于建模平均任务等。SDF 能够在编译时构建高效的调度，使其非常适合建模实时应用程序。不过，SDF 只能建模静态行为。随着时间推移，出现了扩展模型，如循环静态 SDF（CSDF）和可变速率相位数据流等，以描述更具动态行为的应用程序。

1.2 进程网络

进程网络也是一种计算模型，应用程序同样表示为带有 FIFO 通信通道的图。与数据流模型不同的是，进程网络中节点的输入通道没有触发条件，即没有触发语义。它不仅可以建模 SDF、CSDF 等简单数据流图，还能建模更复杂的通信行为。Kahn 进程网络（KPNs）具有执行确定性的有趣特性，即给定相同的输入，所有通道中令牌的历史记录与调度无关。这是因为进程在读取前不允许窥视通道，尝试从空通道读取时会立即阻塞，即阻塞读取语义。

2. 用于进程网络的 C 语言扩展（CPN）

MAPS 定义了一种简洁、轻量级的 C 语言扩展 CPN（C for Process Networ