Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » PDF-файлы » Практикум «Оптимизирующие компиляторы» (на примере GCC)

Практикум «Оптимизирующие компиляторы» (на примере GCC), страница 14

PDF-файл Практикум «Оптимизирующие компиляторы» (на примере GCC), страница 14 Конструирование компиляторов (53255): Книга - 7 семестрПрактикум «Оптимизирующие компиляторы» (на примере GCC): Конструирование компиляторов - PDF, страница 14 (53255) - СтудИзба2019-09-18СтудИзба

Описание файла

PDF-файл из архива "Практикум «Оптимизирующие компиляторы» (на примере GCC)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "конструирование компиляторов" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 14 страницы из PDF

Оператор степени k имеет вид Si(I1,I2,…,Ik), где Ij,Lj≤Ij≤Uj, – индексная переменная j-го цикла, Lj и Uj – нижняя и верхняяграницы изменения индексной переменной. Индексированный операторSi(I1,I2,…,Ik) имеет∏kj =1N j , где Nj = Uj – Lj + 1, разных экземпляров(исполнения) по одному для каждого значения Ij, j=1,…,k. Первый ипоследний экземпляры оператора степени k имеют вид Si(L1,L2,…,Lk) иSi(U1,U2,…,Uk).Порядок исполнения между двумя операторами Si и Sj определяетсяследующим образом:скалярныйоператорSiисполняетсяраньшескалярного Sj (обозначается Si p Sj), если оператор Si лексическипредшествует Sj (i<j). Для индексированных операторов степени k имеетместо:если Si и Sj не имеют общих индексов, то Si p Sj, если i≤j;Практикум «оптимизирующие компиляторы»если у них одни и те же индексы, то (обозначая как Si(i1,…,ik) конкретныйэкземпляр оператора Si при I1=i1,…,Ik=ik: Si(i1,…,ik) p Sj(j1,…,jk) если i≤j исуществует такое m (0≤m≤k), что il=jl для l=1,…,m и im+1<jm+1.

Если жеi<j, всё остаётся аналогично, но с условием m<k;если Si и Sj имеют m<k общих индексов и il=jl (l=1,…,m), то Si p Sj толькотогда, когда i≤j.Определим также множества IN(S) и OUT(S) входных и выходныхпеременных оператора Si соответственно. Определим через OUT(Si(i1,…,ik))множествоэкземпляровопределяющихсяпеременных(необязательноразных),экземпляром Si(i1,…,ik) оператора Si. Аналогично,определим через IN(Si(i1,…,ik)) множество экземпляров переменных,которые используются тем же экземпляром оператора.

Считаем, чтооператор Siпростой (содержит не более одного присваивания)если||OUT(Si)||≤1.Два оператора Si(I1,I2,…,Ik) и Sj(J1,J2,…,Jk) будут в потоковой зависимости Siδ Sj, только если существуют значения индексов (i1,i2,…,ik) и (j1,j2,…,jk)такие, что справедливы два условия:1)Si(i1,i2,…,ik)pSj(j1,j2,…,jk);2)OUT(Si(i1,i2,…,ik))∩ IN(Sj(j1,j2,…,jk))≠ ∅.Антизависимость от Si к Sj (обозначается SiδaSj) определяется аналогичнопотоковой, но условие (2) имеет вид IN(Si(i1,i2,…,ik))∩OUT(Sj(j1,j2,…,jk))≠∅.Выходная зависимость от Si к Sj (обозначается Siδ°Sj) определяетсяаналогичнопотоковой,сусловием(2):OUT(Si(i1,i2,…,ik))∩ OUT(Sj(j1,j2,…,jk))≠ ∅.Граф зависимостей по управлению формируется следующим образом.Каждая вершина, которая может определять последующее исполнениеПрактикум «оптимизирующие компиляторы»операторов проверкой логического условия (вершина-распознаватель),имеет не более двух дуг к подчинённым вершинам (т.е.

куда передаётсяпоток управления). Этим дугам сопоставлены атрибуты T («истина») и F(«ложь») – фактически – куда переходить по результатам проверкиусловия.Вершина v постдоминируется вершиной w (w≠ v) в графе программы (иливершина w – обязательный наследник v), если каждый путь из v в tсодержит в себе w (начальная вершина пути исключается – вершина непостдоминирует сама себя).Вершина y зависит по управлению от x, если:1)существует путь P из x в y, в котором любая вершина x (заисключением x и y) постдоминируется вершиной y;2)вершина x не постдоминируется вершиной y.Граф зависимостей по данным и граф зависимостей по управлению вместесоставляют граф программных зависимостей (или управляющий графпрограммы).Практикум «оптимизирующие компиляторы»Примеры оптимизацииПродвижение константЦель оптимизации: Уменьшение избыточных вычислений.Пути достижения: Продвижение константных значений вниз по коду.Обращение к переменной заменяется её константным значением.Оригинальный кодПосле продвижения константint i,n,c;int i;int a[64];int a[64];n = 64;for( i = 0; i < 64; i++ )c = 3;a[i] = a[i] + 3;for( i = 0; i < n; i++ )a[i] = a[i] + c;Свертка константЦель оптимизации: Уменьшение избыточных вычислений.Путидостижения:Вычислениеконстантныхзначенийнаэтапекомпиляции.Оригинальный кодПосле свертки константint i;int i;i = 3*2+1;i = 7;Распространение копийЦельоптимизации:Уменьшениечислаизбыточныхпеременныхсодержащих одно и то же значение.Пути достижения: Использование оригинала вместо копий значения.Оригинальный кодint a[15];После распространения копийint a[15];Практикум «оптимизирующие компиляторы»int t = i * 4;int t = i*4;int s = t;int c = 3;int c = 3;cout << a[t];cout << a[s];a[t] = a[t] + c;int r;r = t;a[r] = a[r] + c;Подстановка операторовЦель оптимизации: Изменение зависимостей между переменными илиулучшение возможностей анализа индексов в циклах.Пути достижения: Использование переменной заменяется выражением.Оригинальный кодint np1 = n + 1;for( i = 0; i < n; i++ )После подстановки операторовfor( i = 0; i < n; i++ )a[n+1] = a[n+1] + a[i];a[np1] = a[np1] + a[i];Прямое преобразованиеЦель оптимизации: Снижение стоимости выполнения операций.Пути достижения: Замена операций эквивалентными с меньшейстоимостью исполнения.Оригинальный кодПосле прямого преобразованияint x;int x,y;double y;double y;y = y * 2;y = y + y;x = x * 4;x = x << 2;x = x / 2;x = x >> 1;Удаление неиспользуемого кодаЦель оптимизации: Сокращение объема программы за счет удалениянеиспользуемого кода.Практикум «оптимизирующие компиляторы»Пути достижения: Неиспользуемые блоки могут быть обнаружены послеиспользования продвижения констант, анализа неиспользуемых констант.Оригинальный кодint x = 0;После продвижения констант, сверткиконстантных выражений и удалениянеиспользуемого кодаfunction3();if( 0 > 1 ) {function1();}while( x > 0 ) {function2();}function3();Упрощение булевых выражений в серию переходовЦель оптимизации: Сокращение вычислений.Пути достижения: Значение некоторых булевых выражений может бытьопределено по первому операнду.Примечание: Подобная интерпретация условного выражения должнабыть либо стандартизована в языке (например C/C++), либо выполнятся вслучае, когда второе и последующие условия не изменяют переменных ине вызывают функций.

В случае если это было предусмотрено языком, тодля компилятора подобная интерпретация является обязательной. Напримере ниже смысл преобразования показан «логически».Оригинальный кодПосле упрощенияint x,y,c;int x,y,c;if( x == 1 && y == 2 )if( x == 1 )c = 5;if( y == 2 )c = 5;Практикум «оптимизирующие компиляторы»Снижение мощности выражений с индексной переменнойЦель оптимизации: Уменьшение вычисленной сложности некоторыхвыражений с индексной переменной.Пути достижения: Замена “сложных” операций “простыми”. Например,замена операций умножения сложением, особенно важно для архитектур, вкоторых операция умножения выполняется дольше операции сложения.Исходный текстint n = 64;int a [64];void foo (void) {for (int i = 0; i < n; i++)a [i] = i * 7 ;}Оригинальный кодfoo:Код после снижения мощностиfoo:pushl%ebppushl%ebpmovl%esp, %ebpmovl%esp, %ebpsubl$4, %espsubl$4, %espmovl$0, -4(%ebp)movl$0, -4(%ebp).L2:.L2:movl-4(%ebp), %eaxmovl-4(%ebp), %eaxcmpln, %eaxcmpln, %eaxjge.L1jge.L1movl-4(%ebp), %eaxmovl-4(%ebp), %ecxmovl-4(%ebp), %ecxmovl-4(%ebp), %edximull$7, %eaxmovl%edx, %eaxmovl%eax, a(,%ecx,4)sall$3, %eaxleal-4(%ebp), %eaxsubl%edx, %eaxincl(%eax)movl%eax, a(,%ecx,4)jmp.L2leal-4(%ebp), %eaxincl(%eax)jmp.L2.L1:leaveret.L1:Практикум «оптимизирующие компиляторы»leaveretУдаление индексной переменнойЦель оптимизации: Уменьшение числа операций в теле цикла;освобождение регистра, использующегося для хранения индекснойпеременной.Пути достижения: Замена условия выхода из циклаИсходный текстint n = 64;int a[64];void foo (void) {for (int i = 0; i < n; i++) {a[i] = a[i] + 3;}}Оригинальный кодfoo:Код после удаления индексной переменнойfoo:pushlmovl%ebp%esp, %ebpmovl$4, %ecxmovln, %eaxsubl$4, %espmull%ecxmovl$0, -4(%ebp)leala, %ecxaddl%ecx, %eax.L2:movl-4(%ebp), %eaxmovl$4, %ecxcmpl%eax, %ecxmull%ecxjge.L1movl%eax, %ebxaddl$3, (%ecx)movl-4(%ebp), %eaxaddl$4, %ecxcmpln, %eaxjmp.L2jge.L1movla(%ebx), %eaxleaveaddl$3, %eaxretmovl%eax, a(%ebx).L2:.L1:Практикум «оптимизирующие компиляторы»leal -4(%ebp), %eaxincl(%eax)jmp.L2.L1:leaveretРаскрутка цикловЦель оптимизации: Увеличение параллелизма инструкций (увеличениеколичества инструкций, которые потенциально могут выполнятьсяпараллельно), “улучшение” использования регистров и кэша данных.Пути достижения: Повторение тела цикла несколько раз.Оригинальный кодПосле раскрутки циклаfor (i = 1; i < n-1; i++)for (i = 1; i < n-2; i+=2) {a[i]=(a[i-1]+a[i+1])/2;a[i]=(a[i-1]+a[i+1])/2;a[i+1]=(a[i]+a[i+2])/2;}if ((n–2) % 2 == 1)a[n-2] =(a[n-3]+a[n-1])/2;Программная конвейеризацияЦель оптимизации: Увеличение параллелизма инструкций – используетсявнесуперскалярныхпроцессорах,суперскалярныепроцессорысамостоятельно конвейеризируют цикл с помощью информации опредсказании переходов.Пути достижения: Выполнение операций одной итерации цикларазбивается на несколько этапов.

Итерации выполняются следующимобразом: на i-ой итерации выполняется 1 этап i-ой итерации, 2 этап (i-1)-ойитерации и т.д. Часто это преобразование используется совместно сраскруткой цикла.Практикум «оптимизирующие компиляторы»Исходный текстint n = 16;int p [16];void foo (void) {int s = 0;for (int i = 0; i < 16; i++)s+=abs(((p[i]-p[i-1])+1)<<1);}Запишем тело этого цикла на псевдоассемблере:1: R1 = Mem (++i)2: R2 = R0 – R13: R3 = ++R24: R4 = R3 << 15: R5 = abs (R4)6: R6 = R6 + R57: R0 = R1Пусть каждая строка-инструкция выполняется один такт, ограничений надлину команды и количество регистров нет; R0 содержит значение p[0], R6– значение s.Нижеприведенатаблицаинструкций,которыеполучаютсяприпрограммной конвейеризации.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5057
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее