LLVM backend
后台处理流程如下:
图中灰色矩形代表的操作也被称为superpass——其内部实现也是更小的pass,对于后台的成功执行十分重要;而白色矩形中的pass则主要为了提高代码的效率。
- 指令选择(Instruction Selection)
将IR从三地址机构转化为有向无环图(DAG),每个DAG都代表一个基本块(basic block),通常节点代表指令,边代表数据流。指令选择阶段完成后,DAG的节点都被转化为目标结构的指令节点。 - 指令调度I(Instruction Schedule I)
指令选择阶段过后,目标指令都保存在SelectionDAG类中,但是无法判断DAG中没有依赖关系的节点的先后顺序,因此还需要返回三地址结构的状态。指令调度I又被称为寄存器分配前调度(Pre-register Allocation Scheduling),尽可能的进行指令级的并行。指令调度I完成后,指令都被转化为三地址的结构——MachineInstr。 - 寄存器分配(Register Allocation)
IR有无数个寄存器,寄存器分配阶段将IR中的虚拟寄存器替换为目标平台的寄存器。 - 指令调度II(Instruction Schedule II)
指令调度II也被称作寄存器分配后调度(Post-register Allocation Scheduling),经过寄存器分配阶段真实寄存器对虚拟寄存器的替换,与物理寄存器相关的一些改进可以用来减少危险。 - 代码发布(Code Emission)
代码发布阶段将指令从MachineInstr转化为MCInst,方便编译器和链接器的后续工作。
llc是后台的主要工具,相关命令如下:
$ llc test.bc -o test.s $ llc test.bc -filetype=obj -o test.o $ llc -march=mips -filetype=obj test.bc -o test.o
与后台相关的代码都在lib目录下以及其子目录CodeGen,MC,TableGen,Target。其中CodeGen包含指令选择,调度器,寄存器分配;MC包含汇编器和反汇编器,以及ELF等文件的定义;TableGen包含TableGen工具的实现——用来从.td文件生成C++代码;Target包含每个目标机器的.cpp,.h,.td文件。这些文件说明如下(以SPARC为例):
FileName | Description |
SparcInstrInfo.td | Instruction and format definitions. |
SparcInstrFormats.td | |
SparcRegisterInfo.td | Registers and register classes definitions |
SparcSelDAGToDAG.cpp | Instruction selection |
SparcSelLowering.cpp | SelectionDAG node lowering |
SparcTargetMachine.cpp | Information about target-specific properties such as the data layout and the ABI |
Sparc.td | Definition of machine features, CPU variations and extension features |
SparcAsmPrinter.cpp |
Assembly code emission |
SparcCallingConv.td |
ABI-defined calling conventions |
CodeGen
指令选择(Instruction Selection)
指令选择阶段把LLVM IR转化为SelectionDAG节点(SDNode)——首先把IR转化为目标无关的SDNode,然后进行DAG-to-DAG转化,将SDNode转化为目标相关的SDNode。
可以查看DAG的llc选项:
The llc option | Phase |
-view-dag-combine1-dags | Before DAG combine 1 |
-view-legalize-types-dags | Before legalize type |
-view-dag-combine-lt-dags | After legalize type 2 and before DAG combine |
-view-legalize-dags | Before legalization |
-view-dag-combine2-dags | Before DAG combine 2 |
-view-isel-dags | Before instruction selection |
-view-sched-dags | After instruction selection and before scheduling |
调度器(Scheduler)
作者:glob
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