JP2002287980A - 述語付加による冗長性削除機能を備えたコンパイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】述語付き命令では、述語の値によって無用とな
る命令が存在する。このような述語の値による冗長性で
は、命令は述語の値によっては無用とならないため、従
来技術で削除できなかった。しかし、この冗長性を取り
除くことで、無用な命令が実行されない実行効率のよい
オブジェクトプログラムが生成できる。 【解決手段】本発明では、コンパイラに述語冗長性解析
処理と述語付加処理を備える。述語冗長性解析処理は、
述語の値による命令の冗長性の検出と、冗長となる条件
を示す述語論理式を求める。述語付加処理は、冗長とな
る条件に合った述語を検索し、冗長となる命令に述語を
付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータシス
テムにおけるプログラミング言語コンパイラに関するも
ので、特に、述語付き命令を備えたアーキテクチャにお
いて、命令の冗長性を解析し、命令に述語を付加するこ
とによって、コンパイラの作成するオブジェクトプログ
ラムをより実行効率のよいものとする最適化処理に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】「コンパイラの構成と最適化」（中田育
男著、朝倉書店、１９９９年）で述べられている通り、
コンパイラにおける最適化処理の１つに、無用命令の削
除がある。無用命令の削除とは、命令の存在が命令列の
実行に対して影響を与えない命令を、無用である命令と
して削除する命令レベルの最適化処理である。また実行
結果に影響を与えない無用な命令が命令列に存在するこ
とを命令の冗長性が存在するという。

【０００３】述語付き命令についても上記の文献で述べ
られている。述語付き命令とは、命令に対して真または
偽の値をとる述語が付加された命令である。実行時に述
語の値が真である時のみ命令が実行される。命令に付加
される述語は、述語レジスタの番号によって示される。
述語レジスタは、条件判断を行う比較命令によって設定
されるレジスタ群である。各命令には述語として述語レ
ジスタの番号を示し、述語の値として、番号の指定され
た述語レジスタの値を用いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】述語付き命令では、実
行時の述語の値により実行される命令が変化する。この
ため、述語がある値の時に無用であっても他の値の時に
は必要となる命令が存在する。このような命令は、述語
がある値の時は無用命令であるので、冗長性が存在す
る。しかし、全ての場合に無用命令とならないので、削
除することはできない。そのため、従来技術ではこのよ
うな述語の値による冗長性を取り除くことができなかっ
た。このような述語の値による冗長性を取り除くことに
より、実行時の述語の値によって無用である命令を実行
しないオブジェクトプログラムを作成することができ、
オブジェクトプログラムの実行効率を上げることが可能
となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、コンパイラに述語冗長性解析処理と述
語付加処理を備える。述語冗長性解析処理は、プログラ
ムより生成された中間語を解析する解析処理部が作成す
るデータ依存関係、制御依存関係、述語間関係等の解析
情報を使用し、述語の値による冗長性の検出と、冗長と
なる述語の条件である述語論理式を求める。述語付加処
理は、述語冗長性解析処理により検出された冗長命令に
対して、述語論理式と述語間関係を使用し、冗長となる
条件に合った述語を検索し、述語が存在する場合に、冗
長となる命令に対して述語を付加する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の実施例であるコンパイラ
の構成を図１に示す。コンパイラ１１０は、フロント処
理部１２０、解析処理部１４０、最適化処理部１３０、
コード生成部１５０から構成される。フロント処理部１
２０は、ソースプログラム１１１を読み込み、構文解析
を行って中間語１１３を作成する。中間語１１３は、ソ
ースプログラム１１１を解析し、コンパイラ１１０で扱
えるようにしたもので、オブジェクトプログラム１１２
作成時に目的のコンピュータシステム上で実行可能な命
令に置き換え可能な命令の列で構成される。作成された
中間語１１３は最適化処理部１３０に渡される。最適化
処理部１３０は、中間語１１３を解析処理部１４０に渡
して解析情報１１４を得る。そして、解析情報１１４を
用いて中間語１１３をより実行効率のよい中間語１１３
に変換する最適化処理を行う。最適化処理部１３０で変
換された中間語１１３はコード生成部１５０に渡され、
中間語１１３をコンピュータシステム上で実行可能なオ
ブジェクトプログラム１１２に変換する。最適化処理部
１３０は、複数の最適化フェーズより構成される。各最
適化フェーズは、順に解析情報１１４を利用して中間語
１１３に対して最適化処理を実施し中間語１１３を次の
最適化フェーズに渡す。本発明の実施形態である述語付
加冗長性削除処理１３１は、最適化フェーズの１つであ
る。述語付加冗長性削除処理１３１は、述語冗長性解析
処理１３２と述語付加処理１３３の２つの処理で構成さ
れる。解析処理部１４０は、中間語１１３の命令間の関
係を解析し、解析情報１１４を作成する。解析処理部１
４０は、必要に応じて最適化処理部１３０から起動さ
れ、中間語１１３を再解析し、解析情報１１４を更新す
る。

【０００７】解析処理部１４０の作成する解析情報１１
４を図２に示す。解析情報１１４は、データ依存関係２
０１、制御依存関係２０２、生存情報２０３、メモリ位
置情報２０４および述語関係情報２０５から成る。デー
タ依存関係２０１は、中間語１１３に記述された各レジ
スタ、またはメモリ位置の定義と使用についての依存関
係を表す情報である。制御依存関係２０２は、プログラ
ムの制御の流れについての関係を表す情報である。生存
情報２０３は、中間語１１３に記述された各レジスタに
ついて、解析処理部１４０で解析を行った中間語１１３
の範囲である解析範囲の外で生存しているかどうかを示
す情報である。生存しているとは、解析範囲外で、解析
範囲内で行われた定義の値が使用される可能性があるこ
とを示す。メモリ位置情報２０４は、各メモリアクセス
命令でアクセスするメモリ位置の位置関係を表す情報で
ある。述語関係情報２０５は、命令に付加される述語間
に存在する論理的関係を表した情報である。

【０００８】本発明の最適化処理である述語付加冗長性
削除処理１３１では、まず述語冗長性解析処理１３２が
起動される。そして、述語冗長性解析処理１３２が冗長
となる条件を表す述語論理式１３４を作成し、述語付加
処理１３３を起動して冗長性を削除する。

【０００９】述語冗長性解析処理１３２のフローチャー
トを図３に示す。述語冗長性解析処理１３２は、中間語
１１３の命令を先頭から順にたどり、処理３０１で冗長
性削除の対象となる候補命令を選択する。候補命令に
は、図５の命令の種類欄５１０に示すように、レジスタ
定義命令５１１、メモリ読み出し命令５１２、メモリ書
き込み命令５１３の３種類の命令がある。処理３０３で
は、選択した候補命令について、その命令の種類欄５１
０に応じて図５に示す冗長命令となる必要条件５２０を
調べる。冗長命令となる必要条件５２０は、命令間のデ
ータ依存関係２０１と制御依存関係２０２に関する条件
である。この条件は、命令に付加された述語の関係を考
慮することなく求めることが可能であるため、従来の述
語を用いないアーキテクチャで行っていたのと同様の解
析により調べることが可能である。

【００１０】候補命令がレジスタ定義命令５１１である
場合、候補命令が冗長である必要条件５２０は２つ存在
する。１つの条件５２１は、レジスタ定義の生存区間が
解析範囲内であるか、候補命令以降の全制御パスに候補
命令と同一のレジスタに対する定義命令が存在すること
である。生存区間が解析範囲内であるかは、解析情報１
１４の生存情報２０３により得ることができる。全制御
パスに定義命令が存在するかは、制御依存関係２０２を
用いて制御パスを辿りながらデータ依存関係２０１を用
いて同一レジスタに対する定義命令を探すことで調べる
ことができる。もう1つの条件５２２は、候補命令の定
義レジスタに対する全使用命令について、使用命令まで
の全制御パス上に同一レジスタに対する定義命令が存在
することである。定義命令に対する使用命令はデータ依
存関係２０１により得ることができる。この各使用命令
までの全パスについて同様に制御依存関係２０２を使用
してパスを辿りながらデータ依存関係２０１を用いて定
義命令を探すことでこの条件を調べることができる。

【００１１】候補命令がメモリ読み出し命令５１２であ
る場合、候補命令が冗長である必要条件５２０は、候補
命令を前方支配する制御位置に同一メモリ位置からの読
み出し命令が存在すること（５２３）である。前方支配
する命令とは、ある命令が実行される場合は、それ以前
に必ず実行される関係にある命令のことをいう。前方支
配する命令が存在するかは制御依存関係２０２と述語関
係情報２０５から得られる。しかし、この場合は述語の
満たすべき関係は後の述語論理式１３４に記述されるた
め、制御位置のみが前方支配となる条件を満たしていれ
ばよく、制御依存関係２０２のみから得られる。また、
同一メモリ位置からの読み出し命令の存在は、メモリ位
置情報２０４により調べることができる。

【００１２】候補命令がメモリ書き込み命令５１３であ
る場合、候補命令が冗長である必要条件５２０は、候補
命令以降の全制御パスに同一メモリ位置への書き込み命
令が存在すること（５２４）である。この条件も制御依
存関係２０２から制御パスを辿りながら、メモリ位置情
報２０４により同一メモリ位置への書き込み命令を探す
ことで調べることができる。

【００１３】以上のように、図５に示される各候補命令
の種類５１０毎の冗長命令となる必要条件５２０は、解
析情報１１４を利用して調べることができる。冗長命令
となる必要条件５２０を1つでも満たさない場合、処理
３０６で次の命令に処理を移し、同様の処理を繰り返
す。冗長命令となる必要条件５２０を全て満たした場
合、処理３０４で述語関係情報２０５から冗長命令とし
て満たすべき条件６２０を調べ、述語論理式作成方法６
３０に基づいて、冗長となる述語論理式１３４を作成す
る。

【００１４】各候補命令の種類５１０に対する冗長命令
として満たすべき条件６２０と、それぞれの条件を満た
す述語論理式作成方法６３０を図６に示す。各満たすべ
き条件６２０について、データ依存関係２０１、制御依
存関係２０２を用いて条件に合う命令を探し、その命令
の述語について論理演算を行うことで述語論理式１３４
を作成する。探した命令に述語が付加されていない場合
は、その命令の述語は常に真であるとして処理をする。
また、命令の実行論理式は、その命令の述語とその命令
までのパスの実行条件の論理積で表される。パスの実行
条件は、制御依存関係２０２によりその命令までの制御
パスを辿り、パス上の各分岐命令の述語について、その
パスに沿って制御が分岐する方向に述語または述語の否
定の論理積を取ることで得ることができる。

【００１５】処理３０４で、述語論理式１３４作成の過
程で、作成する論理式に候補命令の制御位置で未定義で
ある、または、候補命令の制御位置と定義位置が異なる
ため値の異なる可能性のある述語が現れた場合、述語論
理式１３４の作成を中断し、処理３０６で次の命令の処
理に移る。

【００１６】候補命令が冗長であるためには、命令の種
類５１０毎の満たすべき条件欄６２０の条件をすべて満
たす必要がある。そのため、述語論理式作成方法６３０
によって作成された論理式について全ての条件分の論理
積をとった論理式が求める冗長となる述語論理式１３４
である。

【００１７】処理３０５では、作成した述語論理式１３
４について、述語付加処理１３３を起動し、冗長性の削
除を試みる。述語冗長性解析処理１３２は、上記の処理
を中間語１１３のすべての命令について行い、処理３０
２で冗長性削除の候補命令がなくなれば処理を終了す
る。

【００１８】レジスタ定義命令５１１について、述語論
理式作成方法６３０の例を、図７に示す。図７で“ｒ１
＝...”と記したものは、レジスタｒ１に対する定義命
令を表す。“...＝ｒ１”と記したものはｒ１の使用命
令であることを表す。また、（ｉｆ ｐ１）と記したも
のは、命令に“ｐ１”の述語が付加されていることを意
味する。７１１から７１６はそれぞれ中間語１１３の命
令列の基本ブロックを表す。基本ブロックとは、命令列
中に分岐や合流の制御構造のない命令列である。中間語
１１３の基本ブロックを制御依存関係２０２に基づいて
グラフで表したものが制御依存グラフである。制御依存
グラフでは、ノードは基本ブロックを表し、ノード間の
エッジは制御の流れを表す。エッジに示された記号は、
その方向に制御が流れる場合の述語を示す。述語の前に
記号！を記したものは、その述語の否定を表す。

【００１９】レジスタ定義命令５１１の場合、述語論理
式作成方法６３０は、６３１、６３２の２つある。それ
ぞれの条件についての作成例を７０１、７０２に示す。
作成例７０１では、レジスタ定義の生存区間が解析範囲
内であるか不明であるとする。

【００２０】作成例７０１では、まず制御パス毎に、パ
ス上にあるレジスタ定義命令の実行論理式の論理和を求
める。制御パスは、制御依存グラフから分かる通り、３
つ存在する。そのうち、基本ブロック７１１→７１２→
７１６を通るパスでは、７１６に述語がｐ５であるレジ
スタ定義命令が存在する。この命令までのパスの実行条
件は、ｐ１であるので、実行論理式は、ｐ１∩ｐ５とな
る。このようにして、作成例７０１に示した通り、全パ
ス分の実行論理式を求め、その論理和をとると、論理式
はｐ５となり、これが述語論理式作成方法６３１の論理
式である。

【００２１】述語論理式作成方法６３２の作成例を７０
２に示す。使用命令は基本ブロック７１５に存在し、そ
の制御パスには基本ブロック７１３にレジスタ定義命令
が存在する。これらの命令の実行論理式を求め、条件に
合わせて論理演算を行うと、作成例７０２に示した通
り、述語論理式作成方法６３２の論理式は、（ｐ１∪ｐ
２∪！ｐ４∪（！ｐ１∩！ｐ２∩ｐ３））となる。求め
る述語論理式１３４は、作成例７０１および７０２の論
理積であり、７０３に示した通り、（ｐ５∩ｐ１∪ｐ２
∪！ｐ４∪（！ｐ１∩！ｐ２∩ｐ３）））となる。

【００２２】メモリ読み出し命令５１２について、述語
論理式作成方法６３０の例を、図８に示す。述語論理式
作成方法６３３、６３４、６３５の作成例をそれぞれ８
０１、８０２、８０３に示す。求める述語論理式１３４
は、これら作成例で作成した論理式の論理積であり、述
語論理式８０４となる。メモリ書き込み命令５１３につ
いて、述語論理式作成方法６３０の例を、図９に示す。
述語論理式作成方法６３６、６３７の作成例をそれぞれ
９０１、９０２に示す。求める述語論理式１３４は、こ
れら作成例で作成した論理式の論理積であり、述語論理
式９０３となる。

【００２３】述語付加処理１３３のフローチャートを図
４に示す。述語付加処理１３３は、述語冗長性解析処理
１３２から起動され、述語冗長性解析処理１３２が作成
した述語論理式１３４を入力とする。述語関係情報２０
５を使用し、述語間の論理関係から述語論理式１３４を
調べる。処理４０１において述語論理式１３４が常に真
となる場合、候補命令は常に冗長であることを意味す
る。この場合、処理４０２で候補命令を無用命令として
削除する。処理４０３で述語論理式１３４が常に偽であ
る場合、候補命令に冗長性が存在しないことを意味し、
述語付加処理１３３を終了し、制御を述語冗長性解析処
理１３２に返す。それ以外の場合、処理４０４で述語論
理式１３４の否定を包含する述語が定義されているか調
べる。述語論理式１３４の否定を包含する述語が存在す
る場合、処理４０５でその述語を候補命令に付加するこ
とにより冗長性を削除する。

【００２４】述語を付加することにより、冗長性を削除
した場合、それにより命令列のつじつまが合わなくなる
副作用が発生する場合がある。この場合は、処理４０６
で冗長性削除のために付加した述語の否定を述語とする
補助命令を挿入することにより副作用を補う。補助命令
が必要となるのは、冗長性を削除した命令がメモリの読
み出し命令であり、前方支配する読み出し命令と冗長性
の削除される読み出し命令とで読み出しにより設定され
るレジスタ番号が異なる場合である。この場合、メモリ
の読み出しは冗長であるが、冗長性の削除される読み出
し命令で設定されるレジスタに値を設定しなければなら
ない。このために処理４０６で、補助命令として、メモ
リ読み出し命令５１２に付加した述語の否定を述語と
し、前方支配する読み出し命令で設定するレジスタから
冗長性の削除される読み出し命令で設定されるレジスタ
に値をコピーするレジスタコピー命令を作成し、メモリ
読み出し命令５１２の次に実行される位置に挿入する。

【００２５】述語付加により中間語１１３を書き換えた
場合、解析処理部１４０が作成した解析情報１１４を更
新する必要がある。そのため、処理４０７で解析処理部
１４０を起動して再解析を行い、解析情報１１４を更新
する。その後述語付加処理１３３は終了し、制御を述語
冗長性解析処理１３２に渡す。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、述語付き命令を備えた
アーキテクチャにおけるコンパイラで、命令に付加され
た述語間の関係を解析し、命令に新たに述語を付加する
ことで、命令列に存在する述語の値による冗長性を取り
除くことが可能となる。述語の値による冗長性を取り除
くことにより、コンパイラはより実行効率のよいオブジ
ェクトプログラムを生成可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるコンパイラの構造を示
した図。

【図２】本実施例において、冗長性検出のために使用す
る中間語の解析情報を示した図。

【図３】本実施例において、述語付加によって削除可能
な冗長性を検出するために行う述語冗長性解析処理のフ
ローチャートを表した図。

【図４】本実施例において、述語を付加することで冗長
性を削除する処理である述語付加処理のフローチャート
を表した図。

【図５】本実施例において、述語冗長性解析処理で、冗
長性削除の候補とする候補命令の種類と、冗長性削除の
ために候補命令が満たすべき必要条件を、各候補命令の
種類毎に示した図。

【図６】本実施例において、述語冗長性解析処理で、選
択された候補命令が冗長であるために満たすべき条件
と、その条件を満たす述語論理式を作成する方法につい
て、候補命令の種類毎に示した図。

【図７】本実施例において、レジスタ定義命令に関して
述語論理式作成例を示した図。

【図８】本実施例において、メモリ読み出し命令に関し
て述語論理式作成例を示した図。

【図９】本実施例において、メモリ書き込み命令に関し
て述語論理式作成例を示した図。

【符号の説明】

１１０…コンパイラ、１３０…最適化処理部、１３１…
述語付加冗長性削除処理、１３２…述語冗長性解析処
理、１３３…述語付加処理、１３４…述語論理式。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 述語付き命令を備えたアーキテクチャに
   おけるコンパイラで、述語による命令の冗長性を検出す
   る述語冗長性解析処理と、命令に述語を付加する述語付
   加処理を備えたコンパイラ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコンパイラで、命令に述
   語を付加することによって命令の述語による冗長性を削
   除することを特徴とするコンパイラ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のコンパイラを格納した記
   憶媒体。