Создание генератора промежуточного представления SSA из полиэдральной модели в коллекции компиляторов GNU

1. Создание генератора промежуточного
представления SSA из полиэдральной модели в
коллекции компиляторов GNU
Гареев Роман
ИМКН УрФУ

2. Полиэдральная модель
David Kuck 1967, Richard Karp 1978
for(int i = 1, j = 1;
i < N && j < M;
i++, j++)
{
S1;
}
{i, j | 1 <= i <= N;
1 <= j <= M}

3. Полиэдральная модель
— область итерации
!
— функции доступа
!
— аффинный план
Sylvain Girbal, 2006

4. Классические оптимизации
Cлияние циклов (англ., loop fusion)
int i, a[100], b[100];
for (i = 0; i < 100; i++)
a[i] = 1;
for (i = 0; i < 100; i++)
b[i] = 2;
int i, a[100], b[100];
for (i = 0; i < 100; i++)
{
a[i] = 1;
b[i] = 2;
}
Разбиение цикла на блоки (англ,. loop tiling)
for(i=0; i<N; ++i)
{
…
}
for(j=0; j<N; j+=B)
for(i=j; i<min(N, j+B); ++i)
{
…
}

5. Graphite
Front End Middle End Back End
Object code
SSA
INRIA, 2008

6. Промежуточное представление SSA
SSA (Static Single Assignment form)
1. a_1 = 3
2. b_1 = 9
3. c_1 = a_1 + b_1
4. a_2 = b_1 + 1
5. d_1 = a_2 + c_1
6. return d_1

7. Graphite
Front End Middle End Back End
Object code
SSA
INRIA, 2008

8. Middle End
Polyhedral
representation
CLooG
+
ISL
Graphite
AST
Middle End

9. Цели и задачи
Цель: cоздание генератора промежуточного представления
SSA из полиэдральной модели независимого от библиотеки
CLooG.
Задачи:
1. Graphite должен стать полностью независимым от CLooG.
2. Не должна нарушиться раскрутка (англ. bootstrapping)
коллекции компиляторов GNU.
3. Сохранить отсутствие регрессионных ошибок.
4. Добавить новые тесты.

10. Детали реализации
!
• Выбор стратегии разработки.
• Тестирование.
• Реализация нового обхода AST.
• Сохранение возможности использования генератора на
основе CLooG.
• Изменение проверки циклов на параллельность.
• Определение параметров генерации абстрактного
синтаксического дерева в библиотеке ISL.
• Определение типов переменных, полученных из
полиэдральной модели.
github.com/gareevroman/generator/blob/master/описание_работы.txt

11. Количество строк кода
Генератор, основанный на библиотеке ISL
!
990 строк текста
143 строк комментариев
169 пустых строк
!
Генератор, основанный на библиотеке CLooG
!
1725 строк текста
187 строк комментариев
355 пустых строк

12. Количество строк кода
Количество программного кода
!
41,42%
!
Комментарии
!
20,6349% (15,8073%)

13. Сравнение производительности
Регрессия производительности по времени выполнения
(библиотеки ISL над библиотекой CLooG): 1.1%
!
!
Регрессия производительности по времени компиляции
(библиотеки ISL над библиотекой CLooG): 1.26%

14. Актуальность
• Alpha
• ARM
• Atmel AVR
• Blackfin
• HC12
• H8/300
• x86 (IA-32 и x86-64)
• IA-64 («Itanium»)
• m68k
• Motorola 88000
• MIPS
• Texas Instruments MSP430
• PA-RISC
• PDP-11
• PowerPC
• R8C/M16C/M32C
• SPU в Cell
• System/370, System/390
• SuperH
• SPARC
• VAX
…

15. Использование генератора
!
!
Генератор, основанный на библиотеке CLooG
-fgraphite-code-generator=cloog
!
!
Генератор, основанный на библиотеке ISL
-fgraphite-code-generator=isl

16. Использование Graphite
1. CLooG, ISL, GMP
!
!
2. --with-isl=/somewhere
--with-cloog=/somewhere
--with-gmp=/somewhere
!
3. -floop-strip-mine
-floop-block
-floop-interchange
-floop-nest-optimize
-floop-parallelize-all
https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Optimize-Options.html

17. Планы на будущее
1. Создание новых режимов генерации
!
!
!
2. Использование новых возможностей библиотеки ISL
!
!
!
3. Исключение возможности использования генератора на
основе CLooG.
!
!
!
4. Профилирование генератора

18. Спасибо за внимание!