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gcc向量化课件

1向量化驱动,下面列出了向量化需要做的工作。 analyze_loop_CFG(loop) 检查loop中控制流的特性(基本块的个数,嵌套,入口出口等等),以便确定loop的控制流是否属于可以向量化的形式。 analyze_loop_index_and_bound(loop) 分析loop结束条件以便确定loop边界和索引变量的性质(边界和步长)。这种功能函数需要得到规约变量分析器的支持。 analyze_loop_stmts(loop-stmts) 扫描loop中的语句,检查是否有不能向量化的语句,如函数调用等。 analyze_access_pattern(loop-mem-refs) 分析loop中的内存引用,并按照它们的存取形式进行分类 analyze_alignment(loop-mem-refs) loop中内存引用的对齐分析,对于每一个内存引用来说,如果在编译时可以确定未对齐的数量,就将其记录下来。 analyze_loop_carried_dependences(loop) 建立循环依赖图(标量和数组引用),检查图中的强连通分量(引起循环依赖的语句集),用拓扑方法将图简化(每个强连通图都表示为一个节点);只有那些没有自依赖的才能被向量化。如果还有其他的强连通分量,就需要做loop变换了。 estimate_vectorization_profitability(loop) 在这之前已经确定loop是可量化的,还需要确定它的向量化是否是有利可图的(也就是评估向量化的收益)。 vectorize_loop(loop) 用对应的向量化语句(将调用内置的函数)来替代标量语句,同时相应的改变循环边界。 2基本向量化 这一部分描述了一个基本向量化的方案,它提供了对上术工作的最小的支持。列出了loop基本向量化的一些约束条件。基本向量化认为下面的形式是可行量化的: for(i=0; iN; i++) {a[i] = b[i] + c[i]; } 1 最内层循环 单基本块循环,换言之,没有if-then-else结构等(实际上是指loop中含有两个基本块) 其他的约束(。。。。。。) 2 处理简单的规范loop(什么是规范的loop),并且有一个简单的终止条件 循环边界在编译时可确定 Loop边界=向量-size并且loop边界%向量-size = 0 3 简单操作(标量和向量有一一对应关系的操作) 不支持标量扩张,规约变量,归约操作等 不支持混合数据类型(所有的语句操作必须是对于同样的数据类型) 4 只支持数组引用的内存存取 只支持连续的存取形式(步长为单位长度) 5 所有的非对齐内存引用在编译时能确定 非对齐引用为0(都是对齐的) 6 处理没有任何强连通分量的(没有循环依赖的)loop 只允许loop-index的循环携带依赖 用最简单的循环检测 7 只有当loop_bound = MIN_LIMIT 时才向量化 8 应用scalar-to-vector mapping. 3向量化历史 4.1 2004.01.01 可向量化循环的描述: 1最内存循环只含有一个基本块(没有if-then-else) 2循环的迭代次数在循环执行前就可以确定。 3循环边界已知,可以被向量化因子(每条向量指令可以并行执行的数据宽度) 4循环索引变量从0到N,并且步长为1,循环条件是iN的形式。 5所有内存存取的都是一维数组。 6所有的数组存取都是连续的(跨度都是1),并且是对齐的。 7根据目标平台的向量化支持情况,支持的操作包括加减乘。 8所有的操作都必须针对相同长度的数据类型。 9不允许有规约(如sum += a[i])和归纳(如 a[i] = i)。 10循环中不允许有常数和不变量(如 a[i] = 5) 即如下形式的循环: int a[256], b[256], c[256]; foo () { int i; for (i=0; i256; i++){ a[i] = b[i] + c[i]; } } 4.2 2004.06.04 新功能: 1循环边界(迭代次数)可以是未知的,3 2去掉了循环索引变量和循环条件形式的约束。4 3可向量化操作又添加了一些位操作,与或异或等。7 4常数和不变量得到了支持(a[i]= 5, a[i] = x)。10 int a[256], b[256], c[256]; foo (int n, int x) { int i; /* feature: support for unknown loop bound */ /* feature: support for loop invariants */ for (i=0; in; i++) b[i] = x;

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