JPH01128136A - コンパイル処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 例えば平方根関数のような数学関数を含むソースプログ
ラムのコンパイルを行うコンパイル処理方式に関し。

数学関数がより高速処理ができる別の数学関数に変換可
能か否かを認識し、その変換を行うことによって、数学
関数の処理を最適化することを目的とし。

数学関数を含むソースプログラムをコンパイルするコン
パイル処理方式において、前記ソースプログラムの解析
を行う構文解析部と、前記数学関数の使用形態を認識し
て別の数学関数に変換可能か否かを判断する認識部と２
前記数学関数を前記別の数学関数に変換する変換部と、
前記ソースプログラムに対応する目的コードを生成する
目的コード生成部とを少なくとも備え、前記変換が可能
である場合、少なくとも前記数学関数を前記側の数学関
数に変換し、前記数学関数の処理を最適化するように構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はコンパイル処理方式に関し、更に詳しくは１例
えば平方根関数のような数学関数を含むソースプログラ
ムのコンパイルを行うコンパイル処理方式に関する。

科学技術計算の分野で用いられるプログラムにおいては
、基本的な数学関数（平方根関数、指数関数、対数関数
、三角関数等）が大きなコストを占める（実行時間の大
きな割合を占める）ものが少なくない。

このようなプログラムでは、数学関数の処理の最適化に
よる処理速度の高速化が、実行性能の向上つまりプログ
ラム全体の実行時間の大幅な短縮に大きな効果をもたら
す。

〔従来の技術〕

第４図は従来の数学関数のコンパイル処理の例を示す図
である。

ソースプログラムが入力されると（■）、コンパイラは
その構文解析を行い（■）、その解析結果に従ってソー
スプログラムと等価の中間言語（コード）を生成する（
■）。

ソースプログラムがＦＯＲＴＲＡＮにより図示の如く。

Ｆ＝Ｑ／５ＱＲＴ　（Ｘ−１−Ｙ）−□　　　（１）と
記述されていた場合、中間言語は例えば。

とされる。ここで、５ＱＲＴは平方根関数、ｔｌとｔ２
はコンパイラが生成した作業変数である。

次に、コンパイラは、生成された中間言語に従って、目
的（オブジェクト）コードを生成する（■）。従って、
数学関数を処理するためのプログラムが格納された関数
ライブラリからは、平方根関数５ＣＲＴのプログラムが
呼出される（■）。

平方根関数５ＣＲＴの処理においては、　（２）式のｔ
　２＝ＳＱＲＴ　（ｔ　１）を処理する場合、実際は、
計算機内ではその処理の都合上。

の如き処理が行われるようにされている。

従って、　（１）式は、実際は。

Ｆ＝Ｑ／　（１／　（１／、、／ｌ　１））　　−（４
）の如く処理される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の従来技術においては、数学関数の処理の最適化の
手段として、主に関数自体（関数ライブラリに格納され
た関数プログラム）の性能向上のみが考慮され、数学関
数がソースプログラムにおいてどのように使用されてい
るかという使用形態が考慮されることはなかった。

即ち、　（３）式の如き処理のなされる数学関数５ＣＲ
Ｔが（１）式の如くソースプログラムで使用される場合
。

Ｆ＝Ｑ＊　ｔ　２’　−Ｑ＊１／Ｊｔ　１　−（５）の
如くに変換することにより、　（４）式に比べ２回の割
算を省略して高速に処理することが可能であるにも拘ら
ず、　（５）式による処理が行われることはなかった。

換言すれば、数学関数の使用形態を認識して。

数学関数を別の数学関数に変換する。即ち、関数ライブ
ラリからの呼出し形式を変換する（（３）式のｔ２’　
　−１／Ｖｔｌ　　のみを呼出すか、またはこれに相当
する関数プログラムを呼出す）ことは行われない。即ち
、従来のコンパイラは、数学関数の使用形態の認識によ
る最適化という手段を持たないため、ソースプログラム
の記述そのままの数学関数に対応するような目的コード
を生成するのみであった。

本発明は、数学関数がより高速処理ができる別の数学関
数に変換可能か否かを認識し、その変換を行うことによ
って、数学関数の処理を最適化することが可能なコンパ
イル処理方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

第１図は本発明の原理構成図であり５本発明に′よるコ
ンパイラを備えた処理装置を示している。

第１図において、１は中央処理装置（ＣＰ　Ｕ）とメモ
リとを含む処理装置、２はコンパイラ、３は構文解析部
、４は最適化処理部、５は認識部。

６は変換部、７は目的コード生成部、８は結合編集処理
部、９はソースプログラム、１０はオブジェクトモジュ
ール、１１は関数ライブラリ、１２は変換テーブル、１
３はロードモジュールである。

ＦＯＲＴＲＡＮの如き高級言語で記述されたソースプロ
グラム９は、コンパイラ２によって機械語コードに翻訳
され、その翻訳結果である目的コードの集合はオブジェ
クトモジュール１０として格納される。リンケージエデ
ィタの如き結合編集処理部８は、目的コードに従って関
数ライブラリ１１から呼出した関数プログラムと目的コ
ード（オブジェクトモジュール１０）とを結合させて。

関数プログラムを直ちに参照できるようにした（実行可
能な形式にした）ロードモジュール１３を編集し、格納
する。

コンパイラ２において、構文解析部３は、ソースプログ
ラム９を解析して、中間言語（最適化前）に展開する。

最適化処理部４は、数学関数の使用形態を考慮すること
によって、中間言語の最適化を行う。この最適化された
中間言語について、目的コード生成部７が目的コードを
生成し、オブジェクトモジュール１０に展開する。

最適化処理部４においては２次の如き処理が行われる。

構文解析部３からの中間言語を入力とする認識部５は、
その中間言語に含まれる数学関数がより高速処理できる
別の数学関数に変換可能か否かを認識する。この認識は
、数学関数が所定の条件を満足する形で使用されている
かを調べることによって行われる。

このために１例えば、変換テーブル１２が用意される。

変換テーブル１２には、変換のために満足すべき所定の
条件と、変換後の別の数学関数およびその使用条件とが
登録される。即ち、認識部５は、まず数学関数の使用形
態を認識し１次にこれが変換テーブル１２に登録された
所定の条件と一致するかを変換テーブル１２を参照して
判断する（一致する時に変換可能とされる）。なお、変
換テーブル１２は、関数ライブラリ１１内または最適化
処理部４内に設けられてもよい。

変換部６は、認識部５が変換可能とした数学関数につい
て、変換テーブル１２を参照することによって、他の数
学関数への変換を行い、これに伴う必要な処理を行う。

関数ライブラリ１１は、変換前の数学関数についての関
数プログラムの他、変換後の数学関数についての関数プ
ログラムも含むようにされる。

〔作用〕

コンパイラ２の最適化処理部４は、数学関数の使用形態
が所定の条件を満たす場合に、自動的に。

別の数学関数に変換するというコンパイル処理を行う。

また、この変換に伴う処理として、最適化処理部４は、
別の数学関数をその使用条件に合わせて使用するために
、中間言語の一部を変換するコンパイル処理を行う。

これにより、ソースプログラム９との等偏性を維持しつ
つも、ソースプログラム９における記述に拘らず、より
高速処理が可能な別の数学関数を用いて記述されたロー
ドモジュール１３が得られる。

このように、高速処理のための数学関数の最適化が成さ
れた結果、処理装置１においてロードモジュール１３（
ソースプログラム９）を実行する場合、その実行時間を
短縮することができる。

〔実施例〕

第２図は本発明の詳細な説明図であり、簡単な具体例を
示している。

ソースプログラム９がＦＯＲＴＲＡＮで記述されており
、その中に図示の如く前述の（１）式と同様の文があっ
たとする。

このソースプログラム９がコンパイラ２に入力されると
、構文解析部３がこれを解析し、最適化前の中間言語か
らなる第１中間テキスト１４を生成する。この時、　（
１）式は図示の如く前述の（２）式と同様に展開される
。

第１中間テキストは最適化処理部４に入力され。

最適化された中間言語からなる第２中間テキスト１５が
生成される。この時、　（２）式は。

の如く展開されている。ここでＸ５ＱＲＴは平方根の逆
数を求める関数、ｔ３はコンパイラ２が生成した作業変
数である。また、関数５ＱＲＴとＸ５ＱＲＴとの関係は
、変数をｔ４とすると。

ニュートンーラプソン法を用い、まず１／ＩＴを求めて
からその逆数をとる処理を行う。つまり。

１／Ａ／ｘを求めるのであれば、本来、最後の逆数をと
る処理は不要である。逆数をとる処理は１回の割り算で
実現されるため、Ｊｘを求める関数５ＣＲＴ（ｘ）より
も１／、Ｊｘを求める関数Ｘ５ＱＲＴ　（ｘ）の方が割
り算の処理が１回だけ少なくてすむ。

（２）式と（６）式とを比較すると９次のようである。

変数ｔ３を求める処理は、　（７）弐の関係を考慮する
と、変数ｔ２を求める処理よりも割算が１回生ないので
、この分高速に処理される。

また、Ｑ；ｋｔ３の処理は２割算よりも掛算が高速処理
できるので、Ｑ／１２の処理よりもこの分速く処理でき
る。従って、　（６）式は（２）式をより高速に処理す
ることに適した形式に変換したものといえる。

このように、最適化処理部４は、その認識部５において
数学関数５ＱＲＴがより高速処理できる数学関数Ｘ５Ｑ
ＲＴに変換できることを認識し。

その変換部６において当該変換を第１中間テキスト１４
（式（２））に施して第２中間テキスト１５（式（６）
）を得る。これにより、数学関数５ＣＲＴは、ソースプ
ログラム９におけるその使用形態（割算の除数として用
いられる）までを考慮して、最適化処理されたこととな
る。

目的コード生成部７は、第２中間テキスト１５が入力さ
れると、これに基づいてオブジェクトモジュール１０を
展開する。

結合編集処理部８は３人力されたオブジェクトモジュー
ル１０に従って、数学関数Ｘ５ＱＲＴを関数ライブラリ
１１から呼出す。そして、オブジェクトモジュール１０
と数学関数とを結合編集し。

ロードモジュール１３を生成する。従って、ロードモジ
ュール１３は、ソースプログラム９の記述が数学関数５
ＣＲＴであるにも拘わらず、より高速処理が可能な数学
関数Ｘ５ＣＲＴを用いて記述された機械語コードからな
るものとされる。

処理装置１がロードモジュール１３を実行する場合、ソ
ースプログラム９の記述にそのまま対応したコンパイル
処理（第１中間テキスト１４を得る処理）に従ったロー
ドモジュールを実行する場合に比べ、数学関数の処理の
最適化により、その実行時間を短くすることができる。

なお、このための処理は最適化処理部４において自動的
に行われるので、プログラマの負担はなく、また、特殊
な関数をソースプログラム中に導入してその可搬性を損
なうこともない。

第３図は最適化処理部４における最適化処理フロー図で
ある。

■　最適化処理部４に第１中間テキスト１４が入力され
ると、認識部５は、使用する数学関数が５ＣＲＴである
ことを認識する。換言すれば。

関数ライブラリ１１から呼出す数学関数は５ＱＲＴであ
ることを認識する。

■　さらに、認識部５は、数学関数５ＱＲＴを用いた処
理の結果の値（ｔ２）が割算の除数として参照されてい
ることを認識する。

■　認識部５は、処理■で得た数学関数５ＱＲＴの使用
形態について、これが数学関数ＳＣＲＴをより高速処理
可能な別の数学関数に変換できる条件に適合しているか
否かを判断する。このために、認識部５は変換テーブル
１２を参照する。

変換テーブル１２には、数学関数５ＱＲＴを用いた処理
の結果の値（ｔ２）が割算あ除数として参照されている
時は、別の数学関数Ｘ５ＱＲＴに変換可能なことが登録
されている。

■　認識部５は２数学関数５ＱＲＴを用いた処理の結果
の値（ｔ２）がソースプログラム９（第１中間テキスト
１４）において他に参照されているか否かを判断する。

認識部５において１次の （ア）数学関数５ＣＲＴが使用されている。

（イ）その処理結果の値ｔ２が割算の除数として用いら
れている。即ち、この使用形態が変換テーブル１２に登
録されている。

（つ）その処理結果の値ｔ２が他で参照されていない。

という命令列が認識された時、変換部６は次の処理を行
う。

■　変換部６は、変換テーブルＩ２を参照して数学関数
５ＣＲＴを別の数学関数Ｘ５ＣＲＴに変換する。即ち、
　（２）式中のｔ２＝ＳＣＲＴ（ｔｌ）を、　（６）式
中のｔ３＝ＸＳＣＲＴ（ｔｌ）に変換する。

■　さらに、変換部６は、変換テーブル１２を参照して
、処理■のような変換を行った時の別の　　　　　′数
学関数Ｘ５ＱＲＴの使用形態を知り、必要な処理を行う
。即ち、数学関数５ＣＲＴの処理結果の値ｔ２を除数と
して参照している割算（（２）式〇Ｆ＝Ｑ／１２）を、
別の数学関数Ｘ５ＣＲＴの処理結果の値ｔ３を乗数とし
て参照する掛算（（６）式のＦ＝Ｑ＊ｔ　３）に変換す
る。これにより、　（２）式と同じくソースプログラム
９の（１）式に等しい（６）式が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、数学関数を含む
ソースプログラムのコンパイル処理において、数学関数
の使用形態までを考慮することにより、当該数学関数を
より高速処理可能な別の数学関数に変換することができ
、プログラム全体の実行時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図。 第２図は一実施例説明図。 第３図は最適化処理フロー図。 第４図は従来のコンパイル処理の例を示す図。 １は処理装置、２はコンパイラ、３は構文解析部、４は
最適化処理部、５は認識部、６は変換部。 ７は目的コード生成部、８は結合編集処理部、９はソー
スプログラム、１０はオブジェクトモジュール、１１は
関数ライブラリ、１２は変換テーブル、１３はロードモ
ジュール、１４および１５は中間テキストである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 数学関数を含むソースプログラム（９）をコンパイルす
   るコンパイル処理方式において、前記ソースプログラム
   （９）の解析を行う構文解析部（３）と、 前記数学関数の使用形態を認識して別の数学関数に変換
   可能か否かを判断する認識部（５）と、前記数学関数を
   前記別の数学関数に変換する変換部（６）と、 前記ソースプログラム（９）に対応する目的コードを生
   成する目的コード生成部（７）とを少なくとも備え、 前記変換が可能である場合、前記構文解析部（３）にお
   ける前記ソースプログラム（９）の解析結果について、
   少なくとも前記数学関数を前記別の数学関数に変換し、
   この変換結果について目的コードを生成することによっ
   て、前記数学関数の処理を最適化する ことを特徴とするコンパイル処理方式。