Fluxo de execução e blocos básicos

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1 Otimizção Fluxo de execução e blocos básicos Compildores II Melhorr código mke it better, não mke it best Não deve lterr semântic originl do progrm Tipos locis ou globis Precoce Constnt folding Simplificções lgébrics i0 i, i1 i, 2i i<<1, x 2 x x Por que otimizr? Proebsting s Lw Moore s lw chip density doubles every 18 months often reflected in CPU power doubling every 18 months Proebsting s Lw compiler technology doubles CPU power every 18 yers Systems softwre reserch is over, Rob Pike, 2000 Por que otimizr? Ninguém que ger código deslig otimizção (em gerl, no máximo, 2x mis rápido Por que ind são utilizds lingugens como C e C o invés de jv/c# pr plicções de sistems (Windows, Linux, GCC, Apche, etc )? É clro, mis rápido Exokernel? Otimizção Von Neumn Ddos e progrms em memóri PC e ddos Movimentr ddos, sltr de um ponto pr outro no progrm Frmework pr otimizção: fluxo de ddos, orgnizdos em uniddes tômics onde não há desvio Instruções de código interm. Código de 3-enderços Cd instrução fz referênci, no máximo, três vriáveis ou rótulos. As instruções ~estão n seguinte form: A := B op C A := op B A := B Goto L If A oprel B goto L 1

2 Fluxo de execução de um progrm Instruções são orgnizds em blocos básicos Blocos básicos são encdedos em um fluxo de execução Cd seqüênci de execução dos blocos básicos é um potencil fluxo de execução do progrm Dentro de cd bloco básico podemos fzer lgums otimizções Chmds otimizções locis Existem váris possibiliddes pr o fluxo Tmbém podemos fzer otimizções globis Bloco básico Após identificção destes blocos, podem ser feits lgums otimizções sem que se necessite sber muito sobre lingugem-fonte Trecho de progrm que não possui nenhum comndo de desvio Exceção: últim instrução do bloco Bloco básico Identificndo blocos básicos Todo destino de um desvio é um lider Qulquer instrução seguindo um desvio (condicionl ou não) é um líder A primeir instrução é um líder Qulquer instrução de desvio encerr um bloco O inicio de um novo bloco determin o fim do nterior Pr crir todos os cminhos possíveis pr um fluxo de execução bst ligr os blocos de cordo com s instruções de desvio Exemplo de fluxo de execução vr : rry [0.. N] of eltype i, j : integer; j := 0; for i := 0 to N begin [i] := 2 b [i]/c; j := j [i]; end; j := j/n; Obs: w size of (eltype) Exemplo de um fluxo de execução Representção de blocos básicos Pode ser utilizdo um GAD (DAG) X= (b)(-b) 2

3 Representção de blocos básicos Construindo o GAD pr blocos básicos [i] := 2 b [i]/c; j := j [i]; i := i 1 ; Pr instruções de 3 endereços, do tipo i) x =y OP z; ii) x = OP z; iii) x = z; Algoritmo Pr cd instrução do bloco básico Se o nodo y não existe, crie um nodo e rotule com y. Se for tipo (i), fç o mesmo pr z Se instrução (i) Se existir nodo OP com y e z n ordem ext, então rotule-o com x. Cso contrário crie um nodo x pontndo pr y e z Se instrução (ii) Se existir nodo OP com filho unico z, rotule-o com x. Cso contrário crie um novo nodo, com rotulo x, e ponte-o pr y Se instrução (iii) Adicione o rótulo x no nodo de y Mis exemplos prod := 0; for j in loop prod := prod (j) b (j); end loop; prod := 0; -- líder J := 1; strt: T1 := 4 j; -- líder T2 := (T1); T3 := 4 j; -- redundnte t1, t3 T4 := b (T3); b T5 := T2 T4; T6 := prod T5 4 j prod := T6; T7 := j 1; Strt: <= j := T7 If j <= 20 goto strt: t7, i 20 ssumir inteiro de 4-bytes j 0 1 Otimizndo código do bloco Qulquer topologicl sort do dg é um ordem de vlição válid Ger um seqüênci, um list ordend Válido se existe ordem prcil entre elementos, como por exemplo pr relção () em um GAD Topologicl sort -1 Algoritmo Selecionr um nodo com zero rests (só rests pr nodos com rótulos e que ind não form gerdos) Incluir nodo n list Remover o nodo, bem como tods rests que chegm (ou sem) dele t1 = 4 j t1, t3 b 4 j 3

4 t1 = 4 j t1 = 4 j = b[t1] = b[t1] = [t1] b t1 t1 t1 = 4 j t1 = 4 j = b[t1] = [t1] = = b[t1] = [t1] = prod = prod Resultdo Nodos sem lbel são mortos Escolher o rótulo de um vriável se houver csos x, inicio: T1 := 4 j; T2 := [ T1] T4 := b [ T1] T5 := T2 T4 prod := prod T5 J := J =1 If j <=20 goto strt: Otimizção de subexpressões comuns Progrmdores em gerl não produzem subexpressões comuns, os compildores é que fzem isto Menos instruções e menos temporários 4

5 Arrys e índices Peephole optimiztion A, B : mtrix (lo1.. hi1, lo2.. hi2); -- elementos com w bytes A (j, k) fic em: bse_ ((j lo1) (hi2 lo2 1) k lo2) w Por exemplo, pr este código são necessáris 19 : for k in lo.. hi loop A ( j, k) := 1 B (j, k); end loop; Pode ser reduzido pr 11 com um GAD bse_ (j lo1) (hi2 lo2 1) w is loop invrint ( loop optimiztion) w em gerl é potênci de 2 (peephole optimiztion) A idéi é melhorr um conjunto pequeno de instruções de máquin Exemplos Add r 1,0 r 7 Mult r 7, r 2 r 8 Mult r 1, r 2 r 8 Jump l 0 Jump l 1 L 0 : Jump l 1 L 0 : Jump l 1 Eliminção de Ded Code Remove instruções x := y op z, se x está morto. Exemplos: Se x é temporário, não referencido depois x := y Ded. Pode ser removido. x := z 2 Sem referêncis à x Exercício Gerr GAD e código pr: Y=((b)(-b))((b)(-c)) T1=b T2=-b T3=t1 T4=b T5=-c T6= T7=t3t6 Y=t7 5