P°ekladaΦ

If the Tao is great, then the operating system is great. If the operating system is great, then the compiler is great. If the compiler is great, then the application is great. If the application is great, then the user is pleased and there is harmony in the world.

The Tao gave birth to machine language. Machine language gave birth to the assembler.

The assembler gave birth to the compiler. Now there are ten thousand languages.

Each language has its purpose, however humble. Each language expresses the Yin and Yang of software. Each language has its place within the Tao.

But do not program in COBOL if you can avoid it.

-- Geoffrey James, The Tao of Programming

Nejd∙le╛it∞j╣φ GNU program je nesporn∞ p°ekladaΦ. Ten umo╛nil, aby vzniklo v╣echno ostatnφ. Jednß se o jeden z nejkvalitn∞j╣φch p°ekladaΦ∙ v∙bec - je snadno p°enositeln² na novou architekturu (jednß se pouze o napsanφ n∞kolika soubor∙ s popisem architektury a pro generovßnφ assembleru), umφ p°eklßdat mnoho r∙zn²ch jazyk∙ (nenφ tedy t°eba jeden p°ekladaΦ pro Pascal a jin² pro C) a mß v²born² optimizer.

P°eklad se provßdφ pomocφ mezijazyku zvenΘho Register transfer language (RTL). Ten je navr╛en tak, aby zast°e╣il rozdφly mezi vstupnφmy jazyky a vφstupnφ platformou a je velmi vhodn² pro optimalizace. Narozdφl od v∞t╣iny ostatnφch p°ekladaΦ∙ je ale sv²m zp∙sobem zßvisl² na cφlovΘm procesoru a proto GNU C dokß╛e svΘ optimalizace dob°e p°izp∙sobit specifick²m pot°ebßm danΘ platformy.

Provßd∞jφ se tyto zßkladnφ optimalizace:

Optimalizace skok∙

zru╣enφ skok∙ na skoky

Scanovßnφ registr∙

tady se najde, kdy kter² registr (krycφ nßzev pro prom∞nnou) byl pou╛it poprvΘ a naposled

Optimalizace skok∙ na stejn² nebo opaΦn² test

ty mohou b²t vynechßny

Propagace konstant, eliminace v²raz∙

propagace konstant se sna╛φ dosadit konstanty za registry. Odstra≥uje v²razy bez v²stup∙ a vedlej╣φch efekt∙ a vyhodnocuje v²razy bez vstup∙. To v²razy zkracuje, vyhodφ nepot°ebnΘ Φßsti programu atd.

Optimalizace smyΦek

Sna╛φ se v╣echno, co jenom jde, dostat mimo smyΦku. Znova prob∞hne eliminace expresion.

Anal²za toku dat

Rozd∞lφ program do blok∙, vyhazuje nedosa╛itelnΘ smyΦky, a zji╣╗uje, kde kter² registr je ╛iv² - to znamenß, ╛e je t°eba uchovßvat jeho hodnotu - najde v²poΦty, kde v²sledek nenφ pou╛it.

Kombinace instrukcφ

(ne assemblerov²ch, ale t∞ch RTL) Spojuje instrukce, kterΘ jdou sjednotit do jednΘ, pou╛φvß algebru na optimalizaci matematick²ch v²raz∙ a p°id∞lφ RTL k≤du opravdovΘ instrukce, kterΘ odpovφdajφ popisu procesoru. (ano, tato Φßst je ΦßsteΦn∞ zßvislß na architektu°e).

Scheduling instrukcφ

posklßdß instrukce pro superskalßrnφ riscovΘ procesory tak, aby bylo mo╛nΘ jich provßd∞t vφce narßz. Verze 2.8.0 (kterß je╣t∞ nenφ) to bude d∞lat i pro Pentia a Pentia pro.

T°φdy registr∙

hardwarovΘ registry majφ n∞kolik t°φd. Tak t°eba pam∞╗ (zßsobnφk), registry procesoru, registry koprocesoru. Tato Φßst rozhodne, kterΘ t°φdy registr∙ lze pou╛φt pro ten dan² pseudoregistr.

Alokace registr∙

tady se koneΦn∞ rozhodne, kterΘ prom∞nnΘ budou ve v²slednΘm programu ulo╛eny a kdy.

Globßlnφ alokace registr∙

to samΘ, ale pro globßlnφ prom∞nnΘ.

Reloading

tady se dosadφ hardwarovΘ registry registr∙m a zbytek se ulo╛φ do zßsobnφku.

Dal╣φ scheduling

aby se instrukce nehßdaly o pam∞╗, potom se opakuje optimalizace skok∙ a je╣t∞ jednou scheduling

optimalizace zßsobnφkov²ch registr∙

to je specißln∞ pro koprocesor i386

P°evod do assembleru

a dφlo je hotovo.

Samoz°ejm∞, ╛e p°ekladaΦ provßdφ i mnoho dal╣φch mal²ch optimalizacφ.

Znalci assembleru mo╛nß docenφ v²sledn² k≤d nßsledujφcφho p°φkladu:

      main()
      {int i,a=1,b=0;
          for(i=0;i<9999;i++)
          a=a+b,b=2*a;
          printf("%i\n",a);
      }

V²sledek z GCC a Borland C 2.0.

Srovnßnφ s ostatnφmi

Toto je malΘ ilustraΦnφ srovnßnφ. Testuji zde jen jeden mal² program a proto v²sledky nejsou p°φli╣ p°esnΘ, ale ukazujφ, ╛e GCC si opravdu nestojφ ╣patn∞. K test∙m jsem se rozhodl pou╛φt v²poΦet Mandelbrotovy mno╛iny. Je to netrivißlnφ, koprocesor vyu╛φvajφcφ smyΦka z reßlnΘho ╛ivota. Tak se p°ekladaΦ mß co Φinit.

Zdrojov² k≤d v C, a v Pascalu

Pro testy jsem pou╛il Pentium/100 na 120, 512KB burst cache pod Φist²m DOSem s himem.sys. Sna╛il jsem se v╣echny p°ekladaΦe donutit k co nejlep╣φm v²sledk∙m.