可逆编程语言R-JAVA及其语言处理系统的设计

为了给基于可逆逻辑综合、可逆电路技术的可逆硬件平台设计可逆软件系统,提出基于JDK的可逆编程语言RJAVA。首先总结可逆编程语言的设计原则,然后为可逆语言R-JAVA设计文法规则和语言处理系统,其语言处理系统提取源程序中的可逆代码段并将其翻译成分别对应正反语义的等价JAVA代码,再将翻译后的JAVA代码交由JDK解释执行。最后通过示例程序表明R-JAVA源程序中的可逆函数既可正向运行,又可反向运行,从软件层次上实现了可逆计算。

可逆乘除法指令的设计与仿真

为解决可逆指令集PISA缺少乘法指令和除法指令的问题,提出一种通过可逆子过程实现乘除法指令的方法。研究PISA指令集中的现有指令,总结并概括使用可逆指令进行编程的方法和原则,分析设计可逆乘除法指令须遵守的约束,给出可逆乘除法指令的格式,分别使用可逆的原码一位乘和恢复余数法实现乘法指令和除法指令。在可逆指令集仿真平台上对实现的乘除法指令进行测试,测试结果表明,乘法指令和除法指令均逻辑可逆,在满足特定约束条件时互为逆指令。

可逆处理器指令流水线的设计与仿真

为实现可逆处理器的指令流水线,提出一种适合可逆指令流水的数据通路图。明确可逆指令流水线的7个阶段(即读指令、指令译码、读寄存器、运算/访问存储器、写寄存器、指令编码、返回指令)以及各阶段任务,分析在可逆约束下指令流水可能遇到的数据冒险和控制冒险,通过转发和阻塞技术解决此类冒险。通过仿真系统验证该指令流水线的正确性,仿真结果表明,该方法能有效实现可逆处理器中的指令级并发,在保证程序功能不变的前提下交换一些指令的位置,显著提高流水线性能。