01
课程导论：DSP IP与指令集架构概述
编译器协同设计的意义 · 课程目标与学习路径
导论架构
02
数字信号处理基础
采样定理 · FFT与FIR/IIR滤波器原理 · 定点数与浮点数运算
DSP基础滤波器
03
DSP处理器架构
哈佛架构与冯诺依曼对比 · 乘累加单元(MAC) · 硬件循环与位反转寻址
架构MAC
04
专用指令集设计(ISA)基础
RISC与CISC在DSP中的权衡 · 指令编码格式 · 操作码与操作数设计
ISA编码
05
DSP核心指令集设计
MAC指令 · SIMD指令 · 饱和运算指令 · 循环寻址指令
核心指令SIMD
06
VLIW与超标量架构
VLIW设计哲学 · 指令打包与发射槽 · 编译器调度的作用
VLIW超标量
07
编译器前端
词法分析与语法分析 · 抽象语法树(AST)构建 · 符号表管理
前端AST
08
中间表示(IR)设计
LLVM IR介绍 · 自定义DSP IR的设计考量 · IR优化通道
IRLLVM
09
指令选择与模式匹配
树覆盖算法 · 指令选择表生成 · DAG到指令的映射
指令选择DAG
10
寄存器分配
图着色算法 · 线性扫描算法 · DSP特殊寄存器分配策略
寄存器分配
11
指令调度与软件流水
基本块调度 · 模调度(Modulo Scheduling) · 循环展开与软件流水线
调度流水
12
编译器后端代码生成
指令编码与二进制生成 · 重定位与链接 · 汇编器接口
后端代码生成
13
协同设计方法论
ISA与编译器接口定义 · 硬件-软件契约 · 指令集扩展的编译器支持
协同契约
14
指令集模拟器设计
功能模拟与周期精确模拟 · 模拟器在编译器调试中的作用
模拟器调试
15
性能分析工具
Profiling技术 · 性能计数器 · 编译器反馈优化(FDO)
性能FDO
16
DSP编译器优化技术
常量折叠与传播 · 死代码消除 · 循环不变代码外提
优化循环
17
内存层次结构优化
DMA与Cache协同 · 软件流水中的内存访问优化 · 双缓冲技术
内存DMA
18
定点数编译优化
自动定标 · 饱和与舍入模式 · 溢出保护指令的编译器插入
定点数饱和
19
SIMD自动向量化
循环向量化 · 数据对齐与步长分析 · 向量化报告解读
SIMD向量化
20
多核DSP编译器设计
任务划分与同步 · OpenMP在DSP上的实现 · 分布式内存管理
多核OpenMP
21
低功耗编译优化
时钟门控指令插入 · 电压频率缩放感知调度 · 内存访问能耗优化
低功耗能耗
22
安全与可靠性编译
控制流完整性 · 软件错误检测指令插入 · ECC感知的内存分配
安全ECC
23
领域特定语言(DSL)设计
面向音频/雷达的DSL · DSL到DSP指令的编译流程
DSL音频
24
GCC后端移植
GCC机器描述文件(.md) · 约束与属性定义 · 测试套件适配
GCC后端
25
LLVM后端移植
TableGen描述 · 指令选择与寄存器信息 · MC层代码生成
LLVMTableGen
26
指令集验证与编译器测试
随机指令生成 · 一致性测试 · 回归测试框架
验证测试
27
开源DSP项目实战
TMS320系列指令集分析 · RISC-V P扩展 · 开源DSP核(Hummingbird)
开源RISC-V
28
工业级案例
音频编解码器(AAC)指令集定制 · 雷达信号处理的编译器优化
工业AAC
29
前沿趋势
AI加速器与DSP融合 · 可重构指令集 · 基于ML的编译器优化
前沿AI
30
课程总结与项目实践
综合项目设计 · 文档撰写规范 · 职业发展路径建议
总结项目