JP2001043209A - 多重ネストループプログラムコンパイル方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生成される目的プログラムの実行性能の向上
が見込める多重ネストループプログラムコンパイル方式
を提供する。 【解決手段】 ループ入れ換え解析部３３は、多重ネス
トループ群の中に繰り返し数が不明なループが存在する
場合に、各最内側ループ候補が最内側ループになった場
合の各ネスト箇所オブジェクトの予測実行時間の算出式
を作成し、当該算出式を基にした条件分岐の条件式を作
成する。ベクトルテキスト生成部３４は、各最内側ルー
プ候補が最内側ループになった場合のベクトル化用の中
間コード（各ネスト箇所中間コード）と、ループ入れ換
え解析部３３により作成された算出式および条件式に基
づく条件分岐中間コードとを作成する。コード生成部２
２は、各ネスト箇所中間コードおよび条件分岐中間コー
ドに基づくオブジェクトコードを含む目的プログラム６
０を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベクトル化機能を
有するコンパイラ（プリプロセッサおよびコンパイラに
よって実現されるコンパイルシステムを含む）におい
て、多重にネストしているループ群（多重ネストループ
群）を有するソースプログラムである多重ネストループ
プログラムのコンパイルを行う多重ネストループプログ
ラムコンパイル方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンパイラでは、構造解析部およびデー
タ依存関係解析部が、構文解析部によって作成された中
間プログラムを用いて、構造解析とデータ依存関係解析
とを行う。

【０００３】このとき、コンパイル対象のソースプログ
ラムが図２に示すような多重にネストしているループ群
を持つ多重ネストループプログラムである場合には、オ
リジナルの最内側ループをベクトル化すること（ベクト
ル化機能を有するコンパイラは最内側ループにベクトル
化を施す）が最適であるとは限らない。

【０００４】そこで、従来のコンパイラでは、ループ入
れ換え解析部が、多重ネストループ群の中でどのループ
を最内側ループにしてベクトル化対象とすべきかについ
て解析を行うのが普通である。

【０００５】ただし、コンパイル対象のソースプログラ
ムにおいて、多重ネストループ群の中で１つ以上のルー
プの繰り返し数が不明である場合には、コンパイル時に
どのループを最内側にするべきか（すなわち、ベクトル
化対象にすればよいのか）を正確に解析（判断）するこ
とができない。

【０００６】したがって、従来の多重ネストループプロ
グラムコンパイル方式では、通常、以下のａ〜ｃに示す
いずれかの方法を採り、このような場合に対処してい
た。 ａ．繰り返し数が不明なループに関しては、当該ループ
中で定義・参照されている配列宣言の要素数を繰り返し
数として仮定する。 ｂ．繰り返し数が不明なループがある場合には、ループ
の入れ換えを行わない。 ｃ．不明な繰り返し数に対する既定値を設け、繰り返し
数が不明なループに関してはその既定値を繰り返し数と
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の多重ネ
ストループプログラムコンパイル方式では、多重ネスト
ループ群の中で１つ以上のループの繰り返し数が不明で
ある場合に、上記のａ〜ｃに示す方法で対処されている
ので、正確な実行時間の予測ができないため、実行性能
の劣るループを最内側にしているケース（ｂの方法のよ
うにループの入れ換えを放棄するケースを含む）が見受
けられる。すなわち、従来技術では、具体的に各ループ
の繰り返し数が分かっていない場合には、正確な判断が
できないため、目的プログラムの実行性能が劣ることに
なる「最内側ループの選択」をしてしまう場合があると
いう問題点が存在した。

【０００８】本発明の目的は、上述の点に鑑み、上記の
問題を解決し、最内側ループを条件分岐によって入れ換
えることを可能にする目的プログラムを生成するように
し、目的プログラムの実行性能の向上が見込める多重ネ
ストループプログラムコンパイル方式（この方式が適用
されるコンパイラやプリプロセッサの機能を実現するプ
ログラムを記憶した記録媒体を含む）を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の多重ネストルー
ププログラムコンパイル方式は、ベクトル化機能を有し
多重ネストループプログラムがコンパイル対象のソース
プログラムとなりうるコンパイラにおいて、多重ネスト
ループプログラムに該当するソースプログラムのコンパ
イルを行う際に、多重ネストループ群の中に繰り返し数
が不明なループが存在する場合に、不明な繰り返し数を
変数とした上で各最内側ループ候補が最内側ループにな
った場合の各ネスト箇所オブジェクトの予測実行時間の
算出式を作成し、当該算出式を基にした条件分岐の条件
式を作成するループ入れ換え解析部と、各最内側ループ
候補が最内側ループになった場合のベクトル化用の中間
コードである各ネスト箇所中間コードと前記ループ入れ
換え解析部によって作成された算出式および条件式に基
づく条件分岐中間コードとを作成するベクトルテキスト
生成部と、前記ベクトルテキスト生成部によって作成さ
れた各ネスト箇所中間コードおよび条件分岐中間コード
に基づくオブジェクトコードを含む目的プログラムを生
成するコード生成部とを有する。

【００１０】また、本発明の多重ネストループプログラ
ムコンパイル方式は、コンパイラと当該コンパイラの前
段で最適化ソースプログラムを生成するプリプロセッサ
とからなるコンパイルシステムにおいて、多重ネストル
ーププログラムに該当するソースプログラムのコンパイ
ルを行う際に、多重ネストループ群の中に繰り返し数が
不明なループが存在する場合に、不明な繰り返し数を変
数とした上で各最内側ループ候補が最内側ループになっ
た場合の各ネスト箇所オブジェクトの予測実行時間の算
出式を作成し、当該算出式を基にした条件分岐の条件式
を作成するプリプロセッサ内のループ入れ換え解析部
と、各最内側ループ候補が最内側ループになった場合の
ソースコードである各ネスト箇所ソースコードと前記ル
ープ入れ換え解析部によって作成された算出式および条
件式に基づく条件分岐ソースコードとを作成するプリプ
ロセッサ内のソース生成部と、前記ソース生成部によっ
て作成された各ネスト箇所ソースコードおよび条件分岐
ソースコードを含む最適化ソースプログラムをコンパイ
ルして当該各ネスト箇所ソースコードおよび当該条件分
岐ソースコードに基づくオブジェクトコードを含む目的
プログラムを生成するコンパイラとを有する構成にする
こともできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。

【００１２】（１） 第１の実施の形態 図１は、本発明の第１の実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式の構成を示すブロック図
である。

【００１３】図１を参照すると、本実施の形態に係る多
重ネストループプログラムコンパイル方式は、多重ネス
トループプログラムに該当する場合があるソースプログ
ラム１０と、ベクトル化処理部３０を備えているコンパ
イラ２０と、ソースプログラム１０から目的プログラム
６０を生成する過程で作成される中間プログラム４０お
よび５０と、記憶域上に規則的に並んでいるデータに対
して直接演算を行うベクトル命令が実行されうるベクト
ル演算プロセッサを持つコンピュータシステムに適用さ
れる目的プログラム６０とを含んで構成されている。

【００１４】コンパイラ２０は、高級言語で記述された
ソースプログラム１０を読み込み構文解析を行い中間プ
ログラム４０を生成する構文解析部２１と、中間プログ
ラム４０に基づき構造解析を行う構造解析部３１と、ベ
クトル化した場合に各変数に対し定義参照関係に矛盾が
生じるか否かを解析するデータ依存関係解析部３２と、
ループ入れ換え解析部３３と、ベクトルテキスト生成部
３４と、コード生成部２２とを含んで構成されている。
なお、上記の符号３１〜３４で示される構成要素によっ
て、ベクトル化処理部３０が形成されている。また、構
文解析部２１，構造解析部３１，およびデータ依存関係
解析部３２は、従来技術と同様の機能を有するものであ
る。

【００１５】ループ入れ換え解析部３３は、どのループ
をベクトル化対象とすればよいのかを解析し、多重ネス
トループ群におけるベクトル化可能なループ群の中に繰
り返し数が不明なループが存在する場合には、最内側ル
ープとなる可能性があるループ群（最内側ループ候補
群）を抽出し、不明な繰り返し数を変数とした上で各最
内側ループ候補が最内側ループになった場合の各ネスト
箇所オブジェクト（多重ネストループ群の箇所に対する
オブジェクトコード）の予測実行時間の算出式を作成
し、当該算出式に基づく各ネスト箇所オブジェクトへの
条件分岐における条件式を作成する。

【００１６】ベクトル化用の中間コードを生成するベク
トルテキスト生成部３４は、多重ネストループ群におけ
るベクトル化可能なループ群の中に繰り返し数が不明な
ループが存在する場合には、各最内側ループ候補が最内
側ループになった場合のベクトル化用の中間コードであ
る各ネスト箇所中間コードとそれらのいずれかに分岐す
るための条件分岐中間コード（ループ入れ換え解析部３
３によって作成された算出式および条件式に基づく条件
分岐用の中間コード）とを作成し、それらを中間プログ
ラム４０に反映させて中間プログラム５０を生成する。

【００１７】コード生成部２２は、中間プログラム５０
から目的プログラム６０（実行時に最適なループを最内
側ループとできる目的プログラムであり、ベクトルテキ
スト生成部３４によって作成されたネスト箇所中間コー
ドおよび条件分岐中間コードに基づくオブジェクトコー
ドを含む目的プログラム）を生成し出力する。

【００１８】図２は、本実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式の適用が予測されるソー
スプログラム１０の一例を示す図である。

【００１９】図３は、ループ入れ換え解析部３３におけ
る処理の流れを示す流れ図である。この処理は、ネスト
判定ステップ３０１と、ベクトル化可能ループ複数存在
判定ステップ３０２と、最内側ループ決定ステップ３０
３と、最内側ループ候補抽出ステップ３０４と、繰り返
し数（ループ長）不明ループ有無判定ステップ３０５
と、最内側ループ選択ステップ３０６と、予測実行時間
算出式・条件式作成ステップ３０７とからなる。

【００２０】図４は、本実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式により生成される目的プ
ログラム６０（多重ネストループ群において繰り返し数
が不明なループがある場合に生成される目的プログラム
であり、図２に示すソースプログラム１０に対する目的
プログラム）における処理の流れを示す流れ図である。

【００２１】次に、このように構成された本実施の形態
に係る多重ネストループプログラムコンパイル方式の動
作について図面を参照して詳細に説明する。

【００２２】まず、コンパイラ２０内の構文解析部２１
は、ソースプログラム１０を読み込み、中間プログラム
４０を生成し、この情報（中間プログラム４０を生成し
た旨および中間プログラム４０の内容）をベクトル化処
理部３０に渡す。

【００２３】ベクトル化処理部３０では、構造解析部３
１およびデータ依存関係解析部３２が、中間プログラム
４０に対してベクトル化の判断を行う。この「ベクトル
化の判断」で、「中間プログラム４０における全てのル
ープにおいてベクトル化不可である（ベクトル化可能な
ループが存在しない）」と判断された場合には、ベクト
ル化処理部３０を抜けコード生成部２２に処理が渡され
る。この場合には、中間プログラム５０は中間プログラ
ム４０と同じものになる。

【００２４】上記の「ベクトル化の判断」で、「ベクト
ル化可能なループが存在する」と判断された場合には、
ループ入れ換え解析部３３に処理が渡される。

【００２５】ループ入れ換え解析部３３は、上記のベク
トル化可能なループ群を解析対象として、下記に示すよ
うな処理を行う（図３参照）。

【００２６】まず、解析対象となっているループ群がネ
ストしているか否かを調べる（ステップ３０１）。

【００２７】ステップ３０１で「解析対象のループ群が
ネストしていない」と判定した場合には、ここでの処理
を行うことなく、ベクトルテキスト生成部３４に処理を
渡す。

【００２８】一方、ステップ３０１で「解析対象のルー
プ群がネストしている」と判定した場合には、その中に
ベクトル化の対象となりうる、すなわち最内側ループの
対象になりうるループがいくつ存在するのか（複数存在
するか否か）を調べる（ステップ３０２）。このように
最内側ループにベクトル化の対象となりうるループ（ベ
クトル化可能なループ）が設定されるのは、ベクトル化
できた場合とベクトル化できない場合とでは、基本的に
前者のほうが実行性能が高いためである。

【００２９】ここで、最内側ループ、すなわちベクトル
化対象となるループを選択する場合には、以下のａ〜ｄ
に示す項目が判断基準になる。

【００３０】ａ．ベクトル化できる割合 １つの命令の実行時間を比較すれば、同じ種類のもので
あれば、スカラ命令の方がベクトル命令よりも速い。し
かし、スカラの繰り返し数が繰り返し数であるのに対
し、ベクトルは繰り返し数／ベクトル長であるために、
ループ単位で見た場合には、通常はベクトル化できる割
合が多い方が速い。

【００３１】ｂ．ループの繰り返し数 ベクトル演算を最も効率よく利用するためには、ベクト
ル対象ループの繰り返し数は大きい方が望ましい。

【００３２】ｃ．配列の要素間距離 配列のロード・ストアは、要素間距離が１（連続ベクト
ル）である場合に、非常に効率がよくなる。これは、図
２のＡ（Ｉ，Ｊ）を例にとった場合に、ＤＯ変数がＩの
場合である。次いで効率がよいのが、要素間距離が等間
隔（等間隔ベクトル）の場合である。これは、図２のＡ
（Ｉ，Ｊ）を例にとった場合に、ＤＯ変数がＪの場合で
ある。最も効率が悪いのが、要素間距離が一定ではない
（間接指標ベクトル等）場合である。これは、図２のＰ
（Ｌ（Ｉ），Ｊ）を例にとった場合に、ＤＯ変数がＩの
場合である。

【００３３】ｄ．最適化によりループ外に出せる演算の
有無 ループ中で不変な演算は、ループ外に移動させることに
より、１回の演算で済ますことが可能である。図２の例
で示すと、ループ中の最後の実行文で、ＤＯ変数がＪの
場合の右辺式（Ｙ（Ｉ）−Ｚ）が、これにあたる。

【００３４】ステップ３０２で「ベクトル化対象となる
ループ（ベクトル化可能なループ）が１つしか存在しな
い」と判定した場合には、このループ（ベクトル化可能
なループ）を最内側ループとして決定し（ステップ３０
３）、ベクトルテキスト生成部３４に処理を渡す。な
お、この場合には、ベクトルテキスト生成部３４は、そ
の最内側ループを確定的に有する中間コードを生成す
る。

【００３５】一方、ステップ３０２で「ベクトル化対象
となるループが複数存在する」と判定した場合には、当
該ループ群（最内側ループとなる可能性があるループ
群）を最内側ループ候補群として抽出し（ステップ３０
４）、ループ入れ換え解析部３３による解析の段階で各
最内側ループ候補の繰り返し数（ループ長）が全て確定
しているか否か（当該最内側ループ候補群の中にループ
長の不明なループがあるか否か）を判定する（ステップ
３０５）。

【００３６】ステップ３０５で「最内側ループ候補群の
中にループ長の不明なループがない」と判定した場合に
は、後述する式１により最内側ループ候補群のそれぞれ
のループが最内側ループになった場合のネスト箇所オブ
ジェクトの予測実行時間を定数として算出し、その算出
結果を比較することにより、当該予測実行時間が最小に
なるように最内側ループを選択する（ステップ３０
６）。そして、ベクトルテキスト生成部３４に処理を渡
す。

【００３７】一方、ステップ３０５で「最内側ループ候
補群の中にループ長（繰り返し数）の不明なループがあ
る」と判定した場合には、ステップ３０６のように予測
実行時間を全て定数として算出することができないの
で、以下のａおよびｂに示す処理を行う（ステップ３０
７）。そして、ベクトルテキスト生成部３４に処理を渡
す。

【００３８】ａ．まず、不明な繰り返し数を変数とし
て、それぞれの最内側ループ候補が最内側ループになっ
た場合のネスト箇所オブジェクトの予測実行時間の算出
式（例えば、図４中のステップ４０１およびステップ４
０２における計算式）を作成する。

【００３９】ｂ．次に、上記ａで作成した算出式をベー
スにして、各最内側ループ候補を最内側ループにしたと
きの各ネスト箇所オブジェクトの予測実行時間を比較す
る条件式（例えば、図４中のステップ４０３における条
件分岐の条件式）を作成する。

【００４０】ここで、ループ群（ネスト箇所オブジェク
ト）の予測実行時間は、次のような式（式１）によって
算出される。

【００４１】式１：ループ群の予測実行時間＝（繰り返
し数に関わらない演算の実行時間＋スカラ命令の実行時
間×最内側ループ数＋ベクトル命令の実行時間×最内側
ループ数／ベクトル長）×最内側以外のループ数

【００４２】ベクトルテキスト生成部３４は、構造解析
部３１，データ依存関係解析部３２，およびループ入れ
替え解析部３３による解析に基づいてベクトル化用の中
間コードを作成して、その中間コードをこれまでに生成
された中間プログラム４０に反映させることで中間プロ
グラム５０を生成する。

【００４３】ここで、ベクトルテキスト生成部３４は、
多重ネストループ群の中にベクトル化対象となるループ
が複数存在し、その中で繰り返し数が不明なループが存
在している場合には、各最内側ループ候補が最内側ルー
プになった場合の各ネスト箇所中間コード（例えば、図
４中のステップ４０４およびステップ４０５のネスト箇
所オブジェクトに対応する各中間コード）を作成し、そ
れぞれのネスト箇所中間コードを飛び先とした条件分岐
中間コード（例えば、図４中のステップ４０１およびス
テップ４０２の計算式に基づくステップ４０３の条件分
岐のオブジェクトコードに対応する中間コード）を作成
する。この条件分岐では、ループ入れ換え解析部３３で
作成された条件式が用いられる。

【００４４】ベクトル化処理部３０における処理の終了
後に、処理はコード生成部２２に移る。コード生成部２
２は、中間プログラム５０を基に、目的プログラム６０
（ベクトルテキスト生成部３４によって作成された各ネ
スト箇所中間コードおよび条件分岐中間コードに基づく
オブジェクトコード（図４参照）を有する目的プログラ
ム）の生成および出力を行う。

【００４５】（２） 第１の実施の形態の拡張 次に、図５および図６を参照して、第１の実施の形態に
係る多重ネストループプログラムコンパイル方式の拡張
に関して説明する。

【００４６】上述の第１の実施の形態では、ソースプロ
グラム１０における多重ネストループ群のネスト数が２
つ（２重ネスト）であり、そのネスト箇所におけるそれ
ぞれのループの繰り返し数がともに不明であり、全ての
最内側ループ候補が内側（最内側）にくるネスト箇所オ
ブジェクトを分岐先として有する目的プログラム６０が
生成される例を中心に説明した。

【００４７】しかし、本発明の多重ネストループプログ
ラムコンパイル方式において、ネスト数や繰り返し数が
不明なループ数がいくつであってもよいことはいうまで
もない。

【００４８】また、上記のように、第１の実施の形態中
の具体例で作成されるネスト箇所オブジェクトの数はソ
ースプログラム１０におけるネスト数の２であったが、
作成されるネスト箇所オブジェクトが必ずしもネスト数
分だけ必要になるというわけではない。多重ネストルー
プ群のネスト数がＸで、繰り返し数の不明なループの数
がＹであった場合に、最内側ループ候補数の最大値はＹ
＋１になり、Ｘには依存しない。これは、繰り返し数が
分かっている最内側ループ候補同士についてはコンパイ
ル段階で正確な比較が可能であり、当該最内側ループ候
補が最内側ループとなったときのネスト箇所オブジェク
トの予測実行時間が最小（最短）になる１つの最内側ル
ープ候補だけを実際の最内側ループ候補とすればよくな
るためである。なお、前に述べたように、ベクトル化の
対象とならないものは最内側ループ候補にならないた
め、上記の「Ｙ＋１」はあくまでも最大値である。

【００４９】すなわち、本発明の多重ネストループプロ
グラムコンパイル方式においては、繰り返し数が分かっ
ている最内側ループ候補群の各々が最内側ループになっ
た場合の各ネスト箇所オブジェクトの予測実行時間を比
較し、最短の予測実行時間となるネスト箇所オブジェク
トの最内側ループに該当する最内側ループ候補以外の当
該最内側ループ候補群を最内側ループ候補から除外する
ことが可能である。なお、このことは、後述する第２の
実施の形態に係る多重ネストループプログラムコンパイ
ル方式についても妥当する。

【００５０】このことについて、さらに、図面を参照し
て詳細に説明する。

【００５１】図５は、本発明の多重ネストループプログ
ラムコンパイル方式の適用対象となるソースプログラム
１０の他の一例（６重ネストループ群を有するソースプ
ログラム１０）を示す図である。

【００５２】ここで、図５に示すソースプログラム１０
に対するコンパイルにおいて、ループ入れ換え解析部３
３による処理以前の段階で、以下のａおよびｂに示すこ
とが確定しているものとする。 ａ．ループ中の処理は、ＤＯ変数ＮおよびＫに対してベ
クトル化不可要因を持つ。 ｂ．ＤＯ変数Ｌ，Ｍ，およびＮを持つループについて
は、繰り返し数が確定している。それ以外のループの繰
り返し数は不明である。

【００５３】この例に対し、再び図３を用いて、ループ
入れ換え解析部３３における処理の流れを説明する。

【００５４】図３に示す一連の処理において、解析対象
のループ群がネストしており、複数のベクトル化可能な
ループが存在しているため、ステップ３０１およびステ
ップ３０２の判定（条件分岐）はともに「ｙｅｓ」とな
る。したがって、ステップ３０４の処理において、ベク
トル化の対象にはなりえないＤＯ変数ＮおよびＫを持つ
ループ以外のループが最内側ループ候補として選択（抽
出）される。

【００５５】上記の最内側ループ候補群のうち、ＤＯ変
数ＩおよびＪを持つループの繰り返し数が不明であるた
め、ステップ３０５の条件分岐は「ｙｅｓ」となる。し
たがって、ステップ３０７の処理で、最内側ループ候補
群のそれぞれが最内側ループになった場合のネスト箇所
オブジェクトの予測実行時間の算出式が作成される。こ
こで、すでに繰り返し数の分かっているＤＯ変数Ｌおよ
びＭのループが最内側ループになった場合のネスト箇所
オブジェクトの予測実行時間は、それぞれ、以下の式
（式２および式３）で表される。

【００５６】式２：（繰り返し数に関わらない演算の実
行時間＋スカラ命令の実行時間×５０＋ベクトル命令の
実行時間×５０／ベクトル長）×ＩＩ×ＪＪ×ＫＫ×１
００×１００

【００５７】式３：（繰り返し数に関わらない演算の実
行時間＋スカラ命令の実行時間×１００＋ベクトル命令
の実行時間×１００／ベクトル長）×ＩＩ×ＪＪ×ＫＫ
×５０×１００

【００５８】この２つの式のみを比較する場合に、それ
ぞれの式に共通であるＩＩ×ＪＪ×ＫＫ×１００は無視
することができる。その結果、それぞれの式に含まれる
項目は全て定数となり、この段階（ループ入れ換え解析
部３３による解析の段階）で比較することが可能にな
る。

【００５９】ここでは、ＤＯ変数Ｍのループを最内側に
した方がＤＯ変数Ｌのループを最内側にした場合よりも
具体的な予測実行時間が短いものとする。すると、ＤＯ
変数Ｌのループは最内側ループにはなりえないため、最
内側ループ候補からはずすことができる。その結果、最
終的にループ入れ換え解析部３３で選ばれる最内側ルー
プ候補を、ＤＯ変数がＩ，Ｊ，およびＭの３つのループ
にすることが可能になる。

【００６０】図６は、これらの情報を基に作成される図
５に対する目的プログラム６０（図５中の６重ネストル
ープ群に対するネスト箇所オブジェクトを有する目的プ
ログラム６０）における処理の流れを示す流れ図であ
る。

【００６１】図６中のステップ６０１〜６０３の処理
で、最内側ループ候補群のそれぞれが最内側ループにな
った場合のネスト箇所オブジェクトの予測実行時間が算
出される。ステップ６０４〜６０６の条件分岐における
判定において予測実行時間の最小（最短）値が見つけら
れ、その最小値の予測実行時間を持つネスト箇所オブジ
ェクト（ステップ６０７，６０８，および６０９のいず
れか）に処理が移される。

【００６２】（３） 第２の実施の形態 図７は、本発明の第２の実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式の構成を示すブロック図
である。

【００６３】図７を参照すると、本実施の形態に係る多
重ネストループプログラムコンパイル方式は、多重ネス
トループプログラムに該当する場合があるソースプログ
ラム７０１と、コンパイラ７０９の前段においてソース
プログラム７０１から最適化ソースプログラム７０８を
生成するプリプロセッサ７０２と、最適化ソースプログ
ラム７０８と、最適化ソースプログラム７０８から目的
プログラム７１０を生成するコンパイラ７０９と、記憶
域上に規則的に並んでいるデータに対して直接演算を行
うベクトル命令が実行されうるベクトル演算プロセッサ
を持つコンピュータシステムに適用される目的プログラ
ム７１０とを含んで構成されている。

【００６４】プリプロセッサ７０２は、構文解析部７０
３と、構造解析部７０４と、データ依存関係解析部７０
５と、ループ入れ換え解析部７０６と、ソース生成部７
０７とを含んで構成されている。

【００６５】ループ入れ換え解析部７０６は、多重ネス
トループプログラムに該当するソースプログラム７０１
のコンパイルを行う際に、多重ネストループ群の中に繰
り返し数が不明なループが存在する場合に、不明な繰り
返し数を変数とした上で各最内側ループ候補が最内側ル
ープになった場合の各ネスト箇所オブジェクトの予測実
行時間の算出式を作成し、当該算出式を基にした条件分
岐の条件式を作成する。

【００６６】ソース生成部７０７は、各最内側ループ候
補が最内側ループになった場合のソースコードである各
ネスト箇所ソースコードとループ入れ換え解析部７０６
によって作成された算出式および条件式に基づく条件分
岐ソースコードとを作成する。

【００６７】コンパイラ７０９は、ソース生成部７０７
によって作成された各ネスト箇所ソースコードおよび条
件分岐ソースコードを含む最適化ソースプログラム７０
８をコンパイルして、当該各ネスト箇所ソースコードお
よび当該条件分岐ソースコードに基づくオブジェクトコ
ードを含む目的プログラム７１０を生成する。

【００６８】図７に示すように、本実施の形態に係る多
重ネストループプログラムコンパイル方式は、ループ入
れ換えを図１中のコンパイラ２０ではなくプリプロセッ
サ７０２で行い、図１中の中間プログラム５０ではなく
最適化ソースプログラム７０８を生成し、その最適化ソ
ースプログラム７０８をコンパイラ７０９の入力として
与えることにより、図１に示す第１の実施の形態に係る
多重ネストループプログラムコンパイル方式と同様の効
果（目的プログラム７１０の実行性能の向上）を求めよ
うとしている。

【００６９】図８は、本実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式において、ソースプログ
ラム７０１が図２に示すものであった場合に、そのソー
スプログラム７０１に対して最適化が施された後のソー
スプログラムである最適化ソースプログラム７０８を示
す図である。

【００７０】次に、このように構成された本実施の形態
に係る多重ネストループプログラムコンパイル方式の動
作について図面を参照して詳細に説明する。

【００７１】プリプロセッサ７０２内の構文解析部７０
３，構造解析部７０４，データ依存関係解析部７０５，
およびループ入れ換え解析部７０６の機能は、図１中の
同名の構成要素と同じ機能であるため、ここでの説明を
省略する。

【００７２】プリプロセッサ７０２内のソース生成部７
０７は、これまでの処理（構文解析部７０３，構造解析
部７０４，データ依存関係解析部７０５，およびループ
入れ換え解析部７０６の処理）によって得られた情報に
基づき、図１中の中間プログラム５０内の多重ネストル
ープ群に関する中間コードと同様の内容のソースコード
を有するように最適化が施された最適化ソースプログラ
ム７０８を生成し出力する。すなわち、第１の実施の形
態における中間プログラム５０の内容を、中間プログラ
ムとしてではなく、最適化されたソースプログラムとし
て実現する。例えば、ソースプログラム７０１が図２に
示すように記述されている場合に、図８に示すような最
適化ソースプログラム７０８を生成し出力する。

【００７３】この最適化ソースプログラム７０８を通常
のコンパイラ７０９に読み込ませることにより、図１に
示す第１の実施の形態に係る多重ネストループプログラ
ムコンパイル方式によって生成される目的プログラム６
０と同様の目的プログラム７１０の生成および出力が可
能となる。

【００７４】最後に、本実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式の利点および欠点につい
て言及しておく。

【００７５】本実施の形態の利点は、ループ入れ換えに
関する処理が行われるのがプリプロセッサであるため、
汎用性が高くなることが挙げられる。

【００７６】一方、本実施の形態の欠点は、以下のａお
よびｂに示すものとなる。逆に言うと、このような欠点
の存在しないことが、第１の実施の形態における利点と
なる。

【００７７】ａ．ループ入れ換えに関する機能がコンパ
イラに付属していないため、具体的な命令数や、命令の
実行時間が一般的なものとなってしまい、それが原因で
入れ換えミス（遅くなるループを最内側ループにしてし
まうミス等）が生じる可能性がある。

【００７８】ｂ．コンパイラにおけるベクトル化のため
の最適化（ループ外への移動やマクロ処理）をプリプロ
セッサが正確に把握していないと、その認識のずれによ
り入れ換えミスが生じる可能性がある。

【００７９】これらの欠点は、オプション，指示行，ま
たは環境変数等で、プリプロセッサに明示的に指示する
ことにより、ある程度軽減することが可能ではある。し
かし、コンパイラにループ入れ換えに関する機能を組み
込んだ場合と比較すれば、入れ換えミスの生じる確率は
高い。

【００８０】しかしながら、この第２の実施の形態にお
いても、本発明の多重ネストループプログラムコンパイ
ル方式によると、従来の方式に比べれば、入れ換えミス
の生じる確率は少なくなり、目的プログラムの実行性能
の向上を期待することができる。

【００８１】（４） 第３の実施の形態 図９は、本発明の第３の実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式の構成を示すブロック図
である。

【００８２】図９を参照すると、本発明の第３の実施の
形態に係る多重ネストループプログラムコンパイル方式
は、図１に示した第１の実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式に対して、多重ネストル
ーププログラムコンパイル処理プログラムを記録した記
録媒体９０を備える点が異なっている。この記録媒体９
０は、磁気ディスク，半導体メモリ，その他の記録媒体
であってよい。

【００８３】多重ネストループプログラムコンパイル処
理プログラムは、記録媒体９０からコンパイラ２０（ソ
ースプログラム１０から中間プログラム４０および５０
を経て目的プログラム６０を生成するコンパイラ）に読
み込まれ、当該コンパイラ２０の動作を構文解析部２
１，ベクトル化処理部３０（構造解析部３１，データ依
存関係解析部３２，ループ入れ換え解析部３３，および
ベクトルテキスト生成部３４），およびコード生成部２
２として制御する。多重ネストループプログラムコンパ
イル処理プログラムの制御によるコンパイラ２０の動作
は、第１の実施の形態におけるコンパイラ２０の動作と
全く同様になるので、その詳しい説明を割愛する。

【００８４】（５） 第４の実施の形態 図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る多重ネスト
ループプログラムコンパイル方式の構成を示すブロック
図である。

【００８５】図１０を参照すると、本発明の第４の実施
の形態に係る多重ネストループプログラムコンパイル方
式は、図７に示した第２の実施の形態に係る多重ネスト
ループプログラムコンパイル方式に対して、多重ネスト
ループプログラムコンパイル処理プログラムを記録した
記録媒体１００を備える点が異なっている。この記録媒
体１００は、磁気ディスク，半導体メモリ，その他の記
録媒体であってよい。

【００８６】多重ネストループプログラムコンパイル処
理プログラムは、記録媒体１００からプリプロセッサ７
０２（ソースプログラム７０１から最適化ソースプログ
ラム７０８を生成するプリプロセッサ）に読み込まれ、
当該プリプロセッサ７０２の動作を構文解析部７０３，
構造解析部７０４，データ依存関係解析部７０５，ルー
プ入れ換え解析部７０６，およびソース生成部７０７と
して制御する。多重ネストループプログラムコンパイル
処理プログラムの制御によるプリプロセッサ７０２の動
作は、第２の実施の形態におけるプリプロセッサ７０２
の動作と全く同様になるので、その詳しい説明を割愛す
る。なお、最適化ソースプログラム７０８から目的プロ
グラム７１０を生成するコンパイラ７０９の動作も、第
２の実施の形態におけるコンパイラ７０９の動作と全く
同様になる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
生成される目的プログラムの実行性能の向上を見込むこ
とができるという効果が生じる。

【００８８】このような効果が生じる理由は、多重ネス
トループ群中に繰り返し数が不明なループが存在する場
合に、ループ入れ換え解析部において、不明な繰り返し
数を変数としたネスト箇所オブジェクトの予測実行時間
の算出式とそれを基にした条件分岐の条件式とを作成
し、ベクトルテキスト生成部において、各最内側ループ
候補が最内側ループになった場合のベクトル用の中間コ
ードを作成するようにし、実行時に最適なネスト箇所オ
ブジェクトを実行できるように条件分岐が挿入された目
的プログラムを生成できるようにしたからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式の構成を示すブロック図
である。

【図２】図１および図７に示す多重ネストループプログ
ラムコンパイル方式に適用されるソースプログラムの一
例を示す図である。

【図３】図１中のループ入れ換え解析部における処理の
流れを示す流れ図である。

【図４】図１中の目的プログラム（図２に示すソースプ
ログラムに対応する目的プログラム）における処理の流
れを示す流れ図である。

【図５】図１に示す多重ネストループプログラムコンパ
イル方式の拡張形態について説明するための図である。

【図６】図１に示す多重ネストループプログラムコンパ
イル方式の拡張形態について説明するための図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式の構成を示すブロック図
である。

【図８】図７中の最適化ソースプログラムの一例（図２
に示すソースプログラムに対応する最適化ソースプログ
ラム）を示す図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る多重ネストル
ーププログラムコンパイル方式の構成を示すブロック図
である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る多重ネスト
ループプログラムコンパイル方式の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１０，７０１ ソースプログラム ２０，７０９ コンパイラ ２１，７０３ 構文解析部 ２２ コード生成部 ３０ ベクトル化処理部 ３１，７０４ 構造解析部 ３２，７０５ データ依存関係解析部 ３３，７０６ ループ入れ換え解析部 ３４ ベクトルテキスト生成部 ４０，５０ 中間プログラム ６０，７１０ 目的プログラム ９０，１００ 記録媒体 ３０１ ネスト判定ステップ ３０２ ベクトル化可能ループ複数存在判定ステップ ３０３ 最内側ループ決定ステップ ３０４ 最内側ループ候補抽出ステップ ３０５ 繰り返し数（ループ長）不明ループ有無判定ス
テップ ３０６ 最内側ループ選択ステップ ３０７ 予測実行時間算出式・条件式作成ステップ ７０２ プリプロセッサ ７０７ ソース生成部 ７０８ 最適化ソースプログラム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベクトル化機能を有し多重ネストループ
   プログラムがコンパイル対象のソースプログラムとなり
   うるコンパイラにおいて、多重ネストループプログラム
   に該当するソースプログラムのコンパイルを行う際に、
   多重ネストループ群の中に繰り返し数が不明なループが
   存在する場合に、不明な繰り返し数を変数とした上で各
   最内側ループ候補が最内側ループになった場合の各ネス
   ト箇所オブジェクトの予測実行時間の算出式を作成し、
   当該算出式を基にした条件分岐の条件式を作成するルー
   プ入れ換え解析部と、各最内側ループ候補が最内側ルー
   プになった場合のベクトル化用の中間コードである各ネ
   スト箇所中間コードと前記ループ入れ換え解析部によっ
   て作成された算出式および条件式に基づく条件分岐中間
   コードとを作成するベクトルテキスト生成部と、前記ベ
   クトルテキスト生成部によって作成された各ネスト箇所
   中間コードおよび条件分岐中間コードに基づくオブジェ
   クトコードを含む目的プログラムを生成するコード生成
   部とを有することを特徴する多重ネストループプログラ
   ムコンパイル方式。
2. 【請求項２】 ネスト判定ステップ，ベクトル化可能ル
   ープ複数存在判定ステップ，最内側ループ決定ステッ
   プ，最内側ループ候補抽出ステップ，繰り返し数不明ル
   ープ有無判定ステップ，最内側ループ選択ステップ，お
   よび予測実行時間算出式・条件式作成ステップからなる
   処理を行うループ入れ換え解析部を有することを特徴と
   する請求項１記載の多重ネストループプログラムコンパ
   イル方式。
3. 【請求項３】 繰り返し数が分かっている最内側ループ
   候補群の各々が最内側ループになった場合の各ネスト箇
   所オブジェクトの予測実行時間を比較し、最短の予測実
   行時間となるネスト箇所オブジェクトの最内側ループに
   該当する最内側ループ候補以外の当該最内側ループ候補
   群を最内側ループ候補から除外することを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の多重ネストループプログラ
   ムコンパイル方式。
4. 【請求項４】 コンパイラと当該コンパイラの前段で最
   適化ソースプログラムを生成するプリプロセッサとから
   なるコンパイルシステムにおいて、多重ネストループプ
   ログラムに該当するソースプログラムのコンパイルを行
   う際に、多重ネストループ群の中に繰り返し数が不明な
   ループが存在する場合に、不明な繰り返し数を変数とし
   た上で各最内側ループ候補が最内側ループになった場合
   の各ネスト箇所オブジェクトの予測実行時間の算出式を
   作成し、当該算出式を基にした条件分岐の条件式を作成
   するプリプロセッサ内のループ入れ換え解析部と、各最
   内側ループ候補が最内側ループになった場合のソースコ
   ードである各ネスト箇所ソースコードと前記ループ入れ
   換え解析部によって作成された算出式および条件式に基
   づく条件分岐ソースコードとを作成するプリプロセッサ
   内のソース生成部と、前記ソース生成部によって作成さ
   れた各ネスト箇所ソースコードおよび条件分岐ソースコ
   ードを含む最適化ソースプログラムをコンパイルして当
   該各ネスト箇所ソースコードおよび当該条件分岐ソース
   コードに基づくオブジェクトコードを含む目的プログラ
   ムを生成するコンパイラとを有することを特徴する多重
   ネストループプログラムコンパイル方式。
5. 【請求項５】 繰り返し数が分かっている最内側ループ
   候補群の各々が最内側ループになった場合の各ネスト箇
   所オブジェクトの予測実行時間を比較し、最短の予測実
   行時間となるネスト箇所オブジェクトの最内側ループに
   該当する最内側ループ候補以外の当該最内側ループ候補
   群を最内側ループ候補から除外することを特徴とする請
   求項４記載の多重ネストループプログラムコンパイル方
   式。
6. 【請求項６】 ベクトル化機能を有し多重ネストループ
   プログラムがコンパイル対象のソースプログラムとなり
   うるコンパイラを、多重ネストループプログラムに該当
   するソースプログラムのコンパイルを行う際に、多重ネ
   ストループ群の中に繰り返し数が不明なループが存在す
   る場合に、不明な繰り返し数を変数とした上で各最内側
   ループ候補が最内側ループになった場合の各ネスト箇所
   オブジェクトの予測実行時間の算出式を作成し、当該算
   出式を基にした条件分岐の条件式を作成するループ入れ
   換え解析部，各最内側ループ候補が最内側ループになっ
   た場合のベクトル化用の中間コードである各ネスト箇所
   中間コードと前記ループ入れ換え解析部によって作成さ
   れた算出式および条件式に基づく条件分岐中間コードと
   を作成するベクトルテキスト生成部，ならびに前記ベク
   トルテキスト生成部によって作成された各ネスト箇所中
   間コードおよび条件分岐中間コードに基づくオブジェク
   トコードを含む目的プログラムを生成するコード生成部
   として機能させるためのプログラムを記録した記録媒
   体。
7. 【請求項７】 各ネスト箇所ソースコードおよび条件分
   岐ソースコードを含む最適化ソースプログラムをコンパ
   イルして当該各ネスト箇所ソースコードおよび当該条件
   分岐ソースコードに基づくオブジェクトコードを含む目
   的プログラムを生成するコンパイラの前段に設けられる
   プリプロセッサを、多重ネストループプログラムに該当
   するソースプログラムのコンパイルを行う際に、多重ネ
   ストループ群の中に繰り返し数が不明なループが存在す
   る場合に、不明な繰り返し数を変数とした上で各最内側
   ループ候補が最内側ループになった場合の各ネスト箇所
   オブジェクトの予測実行時間の算出式を作成し、当該算
   出式を基にした条件分岐の条件式を作成するループ入れ
   換え解析部，ならびに各最内側ループ候補が最内側ルー
   プになった場合のソースコードである各ネスト箇所ソー
   スコードと前記ループ入れ換え解析部によって作成され
   た算出式および条件式に基づく条件分岐ソースコードと
   を作成するソース生成部として機能させるためのプログ
   ラムを記録した記録媒体。