[发明专利]一种指令优化方法

说明书

本发明公开一种指令优化方法，包括如下步骤：步骤1，获取结构化文本程序编译后的指令文件，获取数据区、指令区内容；步骤2，分析数据区，提取变量信息；步骤3，分三次遍历指令区，依次采用赋值优化、代数简化、引用点处理的优化方法，对指令进行合并、删除、调整操作；步骤4，将优化后的数据、指令信息存储为文件。此种优化方法可在ST程序编译后，通过分析既定格式的指令文件，进行指令的可靠快速优化，提高程序运行效率。

技术领域

本发明属于工业控制编程领域，具体涉及结构化文本编译后指令优化处理方法。

背景技术

IEC61131是国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器(PLC)国际标准，规范可编程控制器编程工具和应用控制程序的开发。IEC61131-3定义了结构化文本(ST)语言，ST是一种是类似于Pascal的高级编程语言，特别适合复杂的算法技术，程序结构清晰，便于编程人员和操作维护人员进行算法沟通。结构化文本需要转换为装置可运行的指令文件才能运行。在嵌入式装置解释执行二进制指令时，对实时性要求很高。常用的编译器通常是在编译阶段进行优化，但由于局限于局部函数的优化，欠缺整体的考虑，而且采用的优化方法是个黑盒子，存在漏洞且无法验证对比分析。因此，需要一种快速、安全、可靠、高效、独立的指令优化方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种指令优化方法，其可在ST程序编译后，通过分析既定格式的指令文件，进行指令的可靠快速优化，提高程序运行效率。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种指令优化方法，包括如下步骤：

步骤1，获取结构化文本程序编译后的指令文件，获取数据区、指令区内容；

步骤2，分析数据区，提取变量信息；

步骤3，分三次遍历指令区，依次采用赋值优化、代数简化、引用点处理的优化方法，对指令进行合并、删除、调整操作；

步骤4，将优化后的数据、指令信息存储为文件。

上述步骤1中，编译后的指令文件包括文件头、数据区和指令区，数据区中包括引用的外部变量、ST程序定义的变量、编译产生的临时变量，指令区采用三地址码表达式。

上述指令区三地址码表达式的格式是：指令类型、左操作数在数据区地址、右操作数在数据区地址。

上述步骤3中，赋值优化的具体内容是：对于右值变量都为常量类型的指令，直接计算常量表达式，并将运算指令修改为赋值指令；对于赋值指令，若赋值的右值变量为临时变量，并且该临时变量为前一条指令的左值变量，则删除该条赋值语句，将前一条指令的左值变量修改为被删除的赋值指令的左值变量。

上述步骤3中，代数简化的具体内容是：若加法指令的加数为0，则修改为赋值指令；若减法指令的减数为0，则修改为赋值指令；若乘法指令的乘数为0，则修改为赋值为0的指令；若乘法指令的乘数为1，则删除该指令；若除法指令的除数为1，则删除该指令；若或运算的1个右值形参为FALSE，则修改为赋值指令；若或运算的1个右值形参为TRUE，则修改为赋值为TRUE的指令；若与运算的1个右值形参为FALSE，则修改为赋值为FALSE的指令；若与运算的1个右值形参为TRUE，则修改为赋值指令。

上述步骤3中，引用点处理的具体内容是：统计各条指令的左值变量在后续指令中被作为右值变量的计数，若引用计数为0，则删除该条指令。

上述步骤4后，还包括：反汇编优化前后的指令文件，进行伪指令的文本对比，实现优化前后的白盒验证。

采用上述方案后，本发明具有如下有益效果：通过对编译后的指令进行快速扫描和优化，通过多个实测样本数据统计，可提升20％的运行速度，提高了嵌入式装置程序运行时的效率，满足了工控实时性要求。

附图说明