Скачать презентацию Анализ потока управления и потока данных в программе Скачать презентацию Анализ потока управления и потока данных в программе

9e3c04c4c7d9288aac050eea94105d18.ppt

  • Количество слайдов: 33

Анализ потока управления и потока данных в программе Новиков Сергей Анализ потока управления и потока данных в программе Новиков Сергей

Содержание a. Структура компилятора b. Пример программы на С c. Линейная последовательность операций d. Содержание a. Структура компилятора b. Пример программы на С c. Линейная последовательность операций d. Анализ потока управления e. Анализ потока данных f. Примеры оптимизаций g. Литература к лекции Agenda

Структура компилятора Compiler structure Компилятор - переводит исходный код программы (написанные на языке высокого Структура компилятора Compiler structure Компилятор - переводит исходный код программы (написанные на языке высокого уровня) в эквивалентный код на языке целевой платформы ядро компилятора. c. cpp. f 77. . . 1 . c. cpp. F. . . 2 1. 1. Препроцессор 2. 2. Front-End 3. 3. Оптимизации 4. 4. Кодогенератор 5. 5. Ассемблер 6. 6. Линкер High-Level Low-Level IR 4 IR High-Level Low-Level IR IR asm 5 . o. obj 6 . out. exe

Пример (исходый код программы на С) 1. int func( int a, int b) 2. Пример (исходый код программы на С) 1. int func( int a, int b) 2. { 3. int res = 0; 4. int c = 10; 5. int d = 20; 6. int i, j, k = 0; 7. for ( i = 0; i < 100; i++ ) 8. { 9. for ( j = 0; j < 100; j++ ) 10. { 11. if ( i + j < a + b ) 12. { 13. res += a + b + i;

Линейная последовательность операций 1. MOVE. s 32 <s 32: 0> -> res // line: Линейная последовательность операций 1. MOVE. s 32 -> res // line: 3, 0 2. MOVE. s 32 -> c // line: 4, 0 3. MOVE. s 32 -> d // line: 5, 0 4. MOVE. s 32 -> k // line: 6, 0 5. MOVE. s 32 -> i // line: 8, 0 6. GOTO // line: 8, 0 7. LABEL // … 52. IF bool_tvar. 15, // line: 8, 0 53. LABEL // 54. MOVE. s 32 res -> D. 1572 // line: 23, 0 55. MOVE. s 32 D. 1572 -> D. 1552 // 56. RETURN D. 1552 //

Граф потока управления Граф потока управления

Граф потока управления Граф потока управления

Граф потока управления с промежуточным представлением Граф потока управления с промежуточным представлением

Действия на графе потока управления a. Обход (нумерация) Обход в глубину (depth first) b. Действия на графе потока управления a. Обход (нумерация) Обход в глубину (depth first) b. 1. для каждого преемника { c. 2. устанавливаем номер ++ d. 3. обходим рекурсивно преемника } e. Обход в ширину (reverse post order) f. 1. для каждого преемника { g. 2. обходим рекурсивно преемника } h. 3. устанавливаем номер -a. b. Маркирование c. Клонирование d. Построение дерева доминаторов/постдоминаторов e. Построение дерева циклов

Обязательное предшествование (доминирование) Обязательное предшествование (доминирование)

Свойство доминирования/постдоминирования a. Узел d доминирует/постдоминирует узел n если любой путь от стартового/стопового узла Свойство доминирования/постдоминирования a. Узел d доминирует/постдоминирует узел n если любой путь от стартового/стопового узла к n проходит через d b. Алгоритмы построения дерева доминаторов/постдоминаторов a. b. Простейший алгоритм O(N*N) Lengauer-Tarjan алгоритм O((N+E)log(N+E))

Дерево доминаторов Дерево доминаторов

Дерево постдоминаторов Дерево постдоминаторов

Глубинное остовное дерево (depth-first spanning tree) Глубинное остовное дерево (depth-first spanning tree)

Глубинное остовное дерево (пример) Глубинное остовное дерево (пример)

Выделение сильно связных подграфов Выделение сильно связных подграфов

Разметка циклов Разметка циклов

Дерево циклов Дерево циклов

Несводимые циклы a. Несводимый цикл – цикл с более, чем одним входом b. Цикл Несводимые циклы a. Несводимый цикл – цикл с более, чем одним входом b. Цикл можно свести путем дублирования кода

Компоненты с одним входом и одним выходом Компоненты с одним входом и одним выходом

Дерево структуры программы (program structure tree) Дерево структуры программы (program structure tree)

Классический анализ потока данных Классический анализ потока данных

Время жизни переменных Время жизни переменных

Итерационный алгоритм определения времени жизни переменных Итерационный алгоритм определения времени жизни переменных

Форма статического единственного присваивания Фрагмент программы z = 3; if(P) { y = 5; Форма статического единственного присваивания Фрагмент программы z = 3; if(P) { y = 5; } else { y = z + 2; } x = y; SSA - форма z=3 if(P) y 1=5 y 2=z+2 y 3=phi(y 1, y 2) x=y 3

Форма статического единственного присваивания в виде Def-Use графа Форма статического единственного присваивания в виде Def-Use графа

Построение SSA/Def-Use графа a. Построение phi-функций Для каждой переменной определяем узлы cfg, в которых Построение SSA/Def-Use графа a. Построение phi-функций Для каждой переменной определяем узлы cfg, в которых она инициализируется b. Запускаем алгоритм поиска итерационного фронта доминирования (сложность O(|N|*|DF|)*B/size(word)) a. N – количество узлов в графе потока управления b. DF – итерационный фронт доминирования для одного узла (в среднем 1 -2 на задачах) c. B – количество переменных d. size(word) – размер слова в битовом векторе c. По результатам работы алгоритма строим phi-функции b. Линковка записей и чтений

Фронт доминирования a. CFG+DOM Dominance Frontier START d b STOP дуги дерева доминаторов J-дуги Фронт доминирования a. CFG+DOM Dominance Frontier START d b STOP дуги дерева доминаторов J-дуги

Метод нумераций значений a. Хорошо зарекомендовавшая себя техника потокового анализа. b. Анализ присваивает одинаковые Метод нумераций значений a. Хорошо зарекомендовавшая себя техника потокового анализа. b. Анализ присваивает одинаковые номера операциям, вырабатывающие одинаковые значения. Номера называются классами эквивалентности. c. Алгоритмическая сложность O(N * D * Argmax) a. b. N количество операций D глубина дерева циклов c. Argmax максимальное число аргументов у операции

Метод нумераций значений (пример) a. Классы эквивалентности: 1, 2, 3, 4 1 foo = Метод нумераций значений (пример) a. Классы эквивалентности: 1, 2, 3, 4 1 foo = bar = 0; j = i = 0; 3 if ( i % 2) 2 A = j + 100; B = i + 100; A = i; B = j; 4 “ 0” foo += a[i] + (3*A + 2*B); bar += a[j] + (7*B – 2*A); i++; j++; return (foo – bar);

Исходый код программы 1. int func( int a, int b) 2. { 3. int Исходый код программы 1. int func( int a, int b) 2. { 3. int res = 0; 4. int c = 10; 5. int d = 20; 6. int i, j, k = 0; 7. for ( i = 0; i < 100; i++ ) 8. { 9. for ( j = 0; j < 100; j++ ) 10. { 11. if ( i + j < a + b ) 12. { 13. res += a + b + i;

Примеры оптимизаций a. 16 (с + d) подстановка констант b. 11, 13 (a+b) сбор Примеры оптимизаций a. 16 (с + d) подстановка констант b. 11, 13 (a+b) сбор общих подвыражений c. 13, 18 (b+i) удаление частично избыточных вычислений d. 20 (k++) удаление избыточных вычислений e. 11 (a+b) вынос инвариантных вычислений из цикла

Литература к лекции Литература к лекции