GCC基于IA-64谓词执行的IF转换技术研究

编译器在提高程序运行速度和发挥处理器性能方面起着非常关键的作用,尤其在IA-64体系结构中,其性能的发挥在很大程序上依赖于相应的编译器。IF转换利用IA-64对谓词执行的支持,删除程序中的某些控制流,将控制依赖转换为数据依赖,以便于优化。文章介绍了IA-64体系结构,并详细分析了GCC中基于IA-64谓词执行的IF转换算法。

IF转换实现方法分析

IF转换是一种能够充分利用现代微处理器提供的谓词执行功能来提高程序性能的编译手段,它能够将程序中的条件分支代码转换为谓词执行的顺序代码,有效地增加基本块的大小,扩大指令调度的范围,从而增加基本块中的指令级并行性。RK算法是一个非常有效的算法,它能够将谓词的使用和谓词定义指令的数目最小化。

Matrix编译器If转换算法的实现

指令级并行在提高处理器运行速度方面显得越来越重要,if转换技术是一种在处理器支持条件执行的前提下,有助于提高指令级并行度的编译优化技术。在详细分析GCC(GNU Compiler Collection)内部if转换技术的实现机制和算法的基础上,针对matrix体系结构特点,对GCC中现有if转换算法进行了移植与改进,实现了matrix编译器的if转换算法。实验证明,改进后的if转换算法能够更有效地移除分支,减少基本块的数量,扩大单个基本块的范围,有助于编译器生成更加优化的代码。

软件流水中隐式控制流恢复技术

具有条件分支的循环通过IF转换将显式的控制流转换为隐式的控制流,从而为指令调度提供进一步的机会。但它往往将程序的代码进行深度重构,增加了程序的理解和代码重建工作的复杂性。提出了一种软件流水循环中的隐式控制流恢复技术,用于重构软件流水循环中的条件分支,提高软件逆向工程中生成的目标代码的质量。

基于条件分类的控制流向量化

现代编译器越来越依赖SIMD指令来提高向量化性能,但控制流的复杂性严重阻碍了SIMD向量化的发掘。现有的控制流向量化方法对于单层控制流的向量化很有效,但对嵌套等复杂控制流无法取得令人满意的效果。因此,提出了一种基于条件分类的控制流向量化方法。该方法对条件为循环不变量的控制流,以层次遍历的顺序实施IF外提;对条件为循环变量的控制流,结合语句匹配和条件合并递归地进行IF转换,生成相应的SIMD指令,从而实现嵌套控制流的向量化。实验结果表明,该方法能够有效消除循环中的嵌套控制流,提高向量化发掘的能力,有效提升测试程序的性能。

IA-64谓词执行研究

IA-64是一种显式并行指令计算体系结构,支持全谓词执行,为发掘更多的指令级并行提供了新的途径和机会。谓词执行的目的是改变程序中固有的控制流程,将控制依赖转变为数据依赖,使指令级并行性识别从一个基本块扩大为一个Hyperblock,有效地增加基本块的大小,扩大指令调度的范围,从而增加基本块中的指令级并行性。