ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

доклад про Llvm

•
•
Vadim Evard
Vadim Evard
1 of 25
Download to read offline
Мир LLVM Вадим Евард, 445 группа 01.02.13
Сегодняшний доклад ● Что есть LLVM; ● LLVM IR; ● Оптимизация; ● Кодогенерация; ● Сопутствующие проекты; ● Clang.
Определения ● универсальная система анализа, трансформации и оптимизации программ; ● compiler infrastructure designed for compile- time, link-time, run-time, and "idle-time" optimization of programs written in arbitrary programming languages; ● an umbrella project that hosts and develops a set of close-knit, low-level toolchain components (assemblers, compilers, debuggers, etc.)
Основные идеи ● Чёткие интерфейсы; ● Реализация в виде переиспользуемых библиотек; ● Универсальное промежуточное представление (IR).
Архитектура компилятора
Примеры проблем GCC ● Back end обходит AST для создания генерации отладочной информации; ● Формирование front end'ом структур данных back end'а; ● Использование глобальных переменных; ● Магические макросы; ● Трудности с выводом промежуточных результатов.
История ● 2000 - запуск исследовательского проекта в University of Illinois; ● 2003 - Открыт LLVM 1.0; ● 2007 - Открыт Clang frontend; ● 2008 - LLVM GCC 4.2 в составе Apple Xcode; ● 2009 - Clang 1.0, LLVM 2.6, сборка ядер BSD-систем, полноценная поддержка C++, ObjC; ● 2010-2012 - сборка Linux, 91% пакетов Debian, основной компилятор FreeBSD.
Intermediate Representation: идея ● Предназначен для промежуточного анализа и оптимизирующих преобразований; ● Тщательно специфицирован; ● Полное и единственное представление кода для оптимизатора и кодогенератора.
Intermediate Representation: детали ● RISC-подобный набор инструкций; ● Строгая типизация; ● Бесконечный набор временных переменных; ● Абстрагирование архитектурных особенностей (например, соглашения о вызовах).
Intermediate Representation: пример define i32 @add1(i32 %a, i32 %b) { entry: %tmp1 = add i32 %a, %b ret i32 %tmp1 } define i32 @add2<i32 %a, i32 %b) { entry: %tmp1 = icmp eq i32 %a, 0 br i1 %tmp1, label %done, label %recurse recurse: %tmp2 = sub i32 %a, 1 %tmp3 = add i32 %b, 1 %tmp4 = call i32 @add2(i32 %tmp2, i32 %tmp3) ret i32 %tmp4 done: ret i32 %b }
Тот же код на Си unsigned add1(unsigned a, unsigned b) { return a+b; } unsigned add2(unsigned a, unsigned b) { if (a == 0) return b; return add2(a-1, b+1); }
Intermediate Representation: формы ● Текст (program.ll); ● Рабочее представление (в оперативной памяти, обрабатывается оптимизатором); ● Компактное представление для сохранения на диск (биткод, program.bc). .ll <-> .bc: llvm-as, llvm-dis.
Оптимизирующий проход ● Сопоставление с образцом; ● Проверка корректности; ● Замена кода на преобразованный. // X - 0 -> X if (match(Op1, m_Zero())) return Op0; // X - X -> 0 if (Op0 == Op1) return Constant::getNullValue(Op0->getType()); // (X*2) - X -> X if (match(Op0, m_Mul(m_Specific(Op1), m_ConstantInt<2>()))) return Op1; … return 0; // Nothing matched, return null to indicate no transformation.
Снова архитектура
Оптимизатор составляется из отдельных проходов
Кодогенерация для разных платформ Снова максимальное переиспользование кода: ● Выбор инструкций; ● Выделение регистров; ● Упорядочение инструкций; ● Генерация машинного кода.
Декларативное описание целевых платформ
Ъ Unix Way ● Не монолитный, переиспользуемый код: программы и библиотеки выполняют свою задачу и взаимодействуют друг с другом; ● Инструмент, а не политика.
Link (and Install) Time Optimization
Подпроекты LLVM ● LLVM Core; ● Clang aka LLVM Native; ● Dragonegg (замена LLVM-GCC); ● LLDB (отладчик); ● libc++; ● vmkit (Java- и .NET-машины); ● libclc -реализация OpenCL; ● klee - символьная виртуальная машина; ● SAFECode - безопасная работа с памятью без сборщика мусора.
Clang: цели ● Лёгкость разработки и поддержки; ● Либеральная лицензия; ● Интеграция с IDE; ● Подробные сообщения об ошибках; ● Быстрая, требующая мало памяти компиляция; ● Поддержка стандартов C, ObjC, C++ и языковых расширений GCC; ● ...
Заявленные преимущества перед GCC ● Современная, понятная архитектура и реализация; ● Предоставление API, простота переиспользования; ● Сериализация AST; ● Скорость, малое потребление памяти; ● Лучшая поддержка C++; ● ...
Производительность Clang
Родственные проекты ● Emscripten - компилятор IR в JavaScript; ● qt.js aka Emscripten-qt; ● S2E - selective symbolic execution; ● MAO - дизассемблер из x86 в IR; ● llvmpipe - реализация OpenGL; ● cling - интерпретатор C++; ● qling - cling с поддержкой Qt; ● Компиляторы.
Спасибо за внимание! http://www.drdobbs.com/architecture-and- design/the-design-of-llvm/240001128

More Related Content

доклад про Llvm

  • 1. Мир LLVM Вадим Евард, 445 группа 01.02.13
  • 2. Сегодняшний доклад ● Что есть LLVM; ● LLVM IR; ● Оптимизация; ● Кодогенерация; ● Сопутствующие проекты; ● Clang.
  • 3. Определения ● универсальная система анализа, трансформации и оптимизации программ; ● compiler infrastructure designed for compile- time, link-time, run-time, and "idle-time" optimization of programs written in arbitrary programming languages; ● an umbrella project that hosts and develops a set of close-knit, low-level toolchain components (assemblers, compilers, debuggers, etc.)
  • 4. Основные идеи ● Чёткие интерфейсы; ● Реализация в виде переиспользуемых библиотек; ● Универсальное промежуточное представление (IR).
  • 6. Примеры проблем GCC ● Back end обходит AST для создания генерации отладочной информации; ● Формирование front end'ом структур данных back end'а; ● Использование глобальных переменных; ● Магические макросы; ● Трудности с выводом промежуточных результатов.
  • 7. История ● 2000 - запуск исследовательского проекта в University of Illinois; ● 2003 - Открыт LLVM 1.0; ● 2007 - Открыт Clang frontend; ● 2008 - LLVM GCC 4.2 в составе Apple Xcode; ● 2009 - Clang 1.0, LLVM 2.6, сборка ядер BSD-систем, полноценная поддержка C++, ObjC; ● 2010-2012 - сборка Linux, 91% пакетов Debian, основной компилятор FreeBSD.
  • 8. Intermediate Representation: идея ● Предназначен для промежуточного анализа и оптимизирующих преобразований; ● Тщательно специфицирован; ● Полное и единственное представление кода для оптимизатора и кодогенератора.
  • 9. Intermediate Representation: детали ● RISC-подобный набор инструкций; ● Строгая типизация; ● Бесконечный набор временных переменных; ● Абстрагирование архитектурных особенностей (например, соглашения о вызовах).
  • 10. Intermediate Representation: пример define i32 @add1(i32 %a, i32 %b) { entry: %tmp1 = add i32 %a, %b ret i32 %tmp1 } define i32 @add2<i32 %a, i32 %b) { entry: %tmp1 = icmp eq i32 %a, 0 br i1 %tmp1, label %done, label %recurse recurse: %tmp2 = sub i32 %a, 1 %tmp3 = add i32 %b, 1 %tmp4 = call i32 @add2(i32 %tmp2, i32 %tmp3) ret i32 %tmp4 done: ret i32 %b }
  • 11. Тот же код на Си unsigned add1(unsigned a, unsigned b) { return a+b; } unsigned add2(unsigned a, unsigned b) { if (a == 0) return b; return add2(a-1, b+1); }
  • 12. Intermediate Representation: формы ● Текст (program.ll); ● Рабочее представление (в оперативной памяти, обрабатывается оптимизатором); ● Компактное представление для сохранения на диск (биткод, program.bc). .ll <-> .bc: llvm-as, llvm-dis.
  • 13. Оптимизирующий проход ● Сопоставление с образцом; ● Проверка корректности; ● Замена кода на преобразованный. // X - 0 -> X if (match(Op1, m_Zero())) return Op0; // X - X -> 0 if (Op0 == Op1) return Constant::getNullValue(Op0->getType()); // (X*2) - X -> X if (match(Op0, m_Mul(m_Specific(Op1), m_ConstantInt<2>()))) return Op1; … return 0; // Nothing matched, return null to indicate no transformation.
  • 16. Кодогенерация для разных платформ Снова максимальное переиспользование кода: ● Выбор инструкций; ● Выделение регистров; ● Упорядочение инструкций; ● Генерация машинного кода.
  • 18. Ъ Unix Way ● Не монолитный, переиспользуемый код: программы и библиотеки выполняют свою задачу и взаимодействуют друг с другом; ● Инструмент, а не политика.
  • 19. Link (and Install) Time Optimization
  • 20. Подпроекты LLVM ● LLVM Core; ● Clang aka LLVM Native; ● Dragonegg (замена LLVM-GCC); ● LLDB (отладчик); ● libc++; ● vmkit (Java- и .NET-машины); ● libclc -реализация OpenCL; ● klee - символьная виртуальная машина; ● SAFECode - безопасная работа с памятью без сборщика мусора.
  • 21. Clang: цели ● Лёгкость разработки и поддержки; ● Либеральная лицензия; ● Интеграция с IDE; ● Подробные сообщения об ошибках; ● Быстрая, требующая мало памяти компиляция; ● Поддержка стандартов C, ObjC, C++ и языковых расширений GCC; ● ...
  • 22. Заявленные преимущества перед GCC ● Современная, понятная архитектура и реализация; ● Предоставление API, простота переиспользования; ● Сериализация AST; ● Скорость, малое потребление памяти; ● Лучшая поддержка C++; ● ...
  • 24. Родственные проекты ● Emscripten - компилятор IR в JavaScript; ● qt.js aka Emscripten-qt; ● S2E - selective symbolic execution; ● MAO - дизассемблер из x86 в IR; ● llvmpipe - реализация OpenGL; ● cling - интерпретатор C++; ● qling - cling с поддержкой Qt; ● Компиляторы.