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上海交通大学

硕士学位论文

LLVM编译系统结构分析与后端移植

姓名：董峰

申请学位级别：硕士

专业：计算机系统结构

指导教师：付宇卓

20070119
LLVM编译系统结构分析与后端移植

摘要

伴随着复杂逻辑设计这样的挑战的出现，诞生了许多的基于平台
的设计。在为硬件设计提供了一个好的解决方案的同时，基于平台的
设计仍然需要给出一个完备的开发工具链，包括编译器、汇编器、仿
真器等等。因此出现了ADL(ArchitectureDescriptionLanguage)以帮助
进行工具链的生成。其中的MADL(MescalArchitectureDescription
Language)是一个良好设计但尚不完善的ADL。UADL(Unified
ArchitectureDescriptionLanguage)项目致力于在MADL的基础之上提
供一个工具链自动生成的更好方法。本文是UADL项目的一部分，提
供了对LLVM(LowLevelVirtualMachine)编译系统的后端移植，这构成
了UADL项目进行编译器自动生成研究的基础。LLVM架构是美国伊
利诺斯大学开发的开放源代码编译器架构，本文介绍了LLVM架构的
基本构成，其组成部分的具体功能，详细分析了该架构的后端移植机
制，包括寄存器描述、指令集描述、汇编输出等移植机制的各个方面，
然后给出实现ARM后端移植的具体工作细节，最终实现了LLVM架
构对ARM处理器后端的支持。

关键词：LLVM，编译器，ARM，后端移植
ANALYSISOFLLVMCOMPILERINFRASTRUCTURE
ANDBACKENDPORTINGFORARM

ABSTRACT

Withtherisingchallenges,suchasthecomplexityoflogicdesign,
manyplatform-baseddesignscameout.Whileprovidingagoodsolutionfor
hardwaredesign,platform-baseddesignsstillneedtosupplyaqualified
developmenttoolchain,includingcompiler,assembler,simulatorandetc.
ThenADL(ArchitectureDescriptionLanguage)cameouttofacilitatethe
generationofthetoolchain.MADL(MescalArchitectureDescription
Language)isawell-designedbutimmatureone.OurUADL(Unified
ArchitectureDescriptionLanguage)projectaimstoofferabettertoolchain
auto-generationmethodologyonthebasisofMADL.Thispaperispartof
theUADLprojectandgivesasolutiontoLLVM(LowLevelVirtual
Machine)backendporting,whichcanbethebasisoftheresearchof
compilerauto-generationforUADLproject.LLVMInfrastructureisan
open-sourcecompilerstructuredevelopedbyUniversityofIllinoisat
Urbana-Champaign.Inthispaper,firstthecomponentsofLLVM
Infrastructureandtheircorrespondingfunctionsareintroduced.ThenLLVM
Infrastructure’sbackend-portingschemeisanalyzed,includingregister
description,instructiondescription,assemblyoutputetc.Finally,thedetails
ofportingLLVMInfrastructureonARMaregivenandtheLLVM
Infrastructure’ssupportforARMbackendisarrived.

KEYWORDS:LLVM,Compiler,ARM,BackendPorting
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