SPARC高性能處理器集成開(kāi)發(fā)環(huán)境及其編譯器設計與實(shí)現

　　引言

　　嵌入式系統迅猛發(fā)展的今天，廣泛的應用和需求使嵌入式系統的開(kāi)發(fā)不再局限于只能由相關(guān)應用領(lǐng)域的專(zhuān)家來(lái)完成，各種優(yōu)秀集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE，Integration Develop Environment)的出現，大大降低了工程人員的開(kāi)發(fā)門(mén)檻[1]，使得嵌入式系統的開(kāi)發(fā)變得相對簡(jiǎn)單。目前，嵌入式系統開(kāi)發(fā)使用的開(kāi)發(fā)平臺多種多樣，從ARM公司的SDT到ADS，再到RVDS，以及風(fēng)河公司的Tornado和其他公司提供的各種專(zhuān)用開(kāi)發(fā)工具;這些IDE一般都是由文件管理器、編譯器、匯編器、鏈接器、調試器等組件和工具組成。在這些開(kāi)發(fā)環(huán)境中，編譯程序起著(zhù)核心作用，鏈接程序、調試程序、程序管理等工具直接依靠編譯程序所產(chǎn)生的結果工作，而且其它工具的構造也常常要用到編譯的原理、方法和技術(shù)，因此，IDE與編譯器是密不可分的。

　　本文針對空間SPARC高性能處理器的IDE及其C編譯器進(jìn)行研究，從而完成SPARC處理器的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的設計和實(shí)現。

　　1、處理器體系構架

　　空間SPARC高性能處理器是一款SPARC v8兼容[1] [2] [3]的高性能SoC，它在片上包含整數處理單元，浮點(diǎn)處理單元，獨立的指令和數據Cache，硬件乘法器和除法器，外部可編程輸入端口的中斷控制器，帶有跟蹤緩沖器的硬件調試單元，兩個(gè)24位定時(shí)器，32個(gè)通用I/O接口，一個(gè)看門(mén)狗，三個(gè)串行通信接口，能夠支持PROM、SRAM、SDRAM和I/O映射空間訪(fǎng)問(wèn)的外部存儲器控制器，具有軟件可控的省電工作模式，具有可實(shí)現 PCI主機橋(Host bridge)和從屬橋(Guest bridge)功能的PCI控制器等，只要加上存儲器和與應用相關(guān)的外圍電路，就可以構成完整的單板計算機系統。其體系框圖如下所示：

　　2、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境

　　好的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境可以提供設計、仿真、驗證、分析、并行開(kāi)發(fā)的能力，嵌入式系統集成開(kāi)發(fā)環(huán)境更是整合了各方的資源與一身。由于系統設計的各個(gè)環(huán)節彼此之間都是有相互聯(lián)系的，設計的結果好壞和正確要在仿真和驗證中取得，仿真驗證的數據又可以反過(guò)來(lái)指導設計，所以說(shuō)單純的隔離設計中的各個(gè)部分的設計是不合理的，集成環(huán)境可以為設計者提供這樣一個(gè)平臺，使得設計者和驗證者共享數據，彼此之間協(xié)同工作使得設計更加的合理。

　　2.1 總體設計

　　嵌入式集成開(kāi)發(fā)環(huán)境針對SPARC高性能處理器的軟件系統設計要求和設計能力進(jìn)行改進(jìn)，希望能夠提供給用戶(hù)和系統開(kāi)發(fā)工程師一個(gè)比較完備的、易用的開(kāi)發(fā)工具，其主要功能應包括以下幾個(gè)方面：

• 應用程序開(kāi)發(fā)，包括編輯、編譯
• 應用程序調試
• 軟件工程管理
• 軟件仿真環(huán)境
• 操作系統配置管理
• 集成環(huán)境配置管理

　　集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的總體設計框圖如下所示：

　　2.2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)現

　　作為高性能控制SPARC高性能處理器的專(zhuān)用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，設計實(shí)現了軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境SPE-C，使用C語(yǔ)言做為其編程語(yǔ)言，運用SPARC V8平臺適用的BMSPARC編譯套件，能在本地Win32的環(huán)境下運行。

　　它具備集成開(kāi)發(fā)環(huán)境所有必要的功能，包括集成的源代碼編輯，工程管理，編譯調試，環(huán)境設置等功能，方便用戶(hù)基于SPARC v8兼容處理器的應用開(kāi)發(fā)和程序調試。

　　它還具有一般開(kāi)發(fā)環(huán)境所普遍具有的易用性和方便性。調試部分功能包括斷點(diǎn)、逐語(yǔ)句/過(guò)程運行、查看和修改寄存器堆/存儲器/片上寄存器、指令跟蹤等，實(shí)現了調用棧和變量的查看等。

　　SPE-C軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)現的主要特點(diǎn)包括：

• 編程語(yǔ)言為C語(yǔ)言
• 支持BMSPARC編譯器
• 集成調試功能
• 新建工程提供系統初始化模版框架
• 提供可供修改的全定制鏈接腳本
• 創(chuàng )建生成文件腳本
• 工程管理，分類(lèi)函數預覽
• 支持中英文兩種語(yǔ)言
• 文件函數預覽
• 代碼編輯，語(yǔ)法高亮
• 變量屬性提示
• 函數瀏覽及快速檢索，快速定位(文內及工程)及文字替換
• 支持打印及系統統計
• 文件內書(shū)簽功能

　　SPE-C軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境為用戶(hù)提供了高效、便捷的開(kāi)發(fā)和調試環(huán)境，現在該軟件已經(jīng)設計完成并通過(guò)第三方評測，可以隨時(shí)提供給用戶(hù)使用。