JPH0831091B2 - コンパイル処理方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 べクトル命令を生成するコンパイル処理方式に関し、 プログラムの実行性能を高められるベクトル命令を生
成できるようにすることを目的とし、 複合命令によって演算可能となる演算記述がソースプ
ログラムに含まれているか否かを検出する複合命令候補
認識部と、複合命令候補認識部が複合命令化が可能とな
る演算記述の存在を検出するときに、該演算記述に続く
命令の実行状況や該演算記述の実行開始タイミングを考
慮して、該演算記述を複合命令で実行する場合の実行性
能と複合命令でなく実行する場合の実行性能とを模擬す
る模擬実行部と、模擬実行部により模擬される実行性能
に従って実行性能の高い命令を特定していくことで、複
合命令候補認識部により検出された演算記述の使用命令
を決定する使用命令決定部とを備え、使用命令決定部の
決定結果に従って複合命令を生成していくように構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ベクトル命令を生成するコンパイル処理方
式に関し、特に、プログラムの実行性能を高められるベ
クロル命令を生成できるようにするコンパイル処理方式
に関するものである。

プログラムの実行時間は、コンパイラにより生成され
るオブジェクトの命令形態に規定されることになる。こ
れから、実行性能の高いプログラムとなるように、オブ
ジェクトに展開される命令形態を決定していく必要があ
るのである。

〔従来の技術〕

ベクトル命令の１つとして、２つのベクトル演算を１
つのベクトル演算で行う複合命令がある。この複合命令
は、２命令を１命令で実行するものであることから、ベ
クトル演算を高速に実行できるという特長がある。

従来のコンパイラでは、ソースプログラム中に複合命
令化が可能となるベクトル演算があると、高速演算が可
能になるということで一律に複合命令を生成してコンパ
イルしていくように処理していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、複合命令を発信していくためには、複
合命令で使用する３つのベクトルデータが計算領域のベ
クトルレジスタにロードされていなければならないとい
う条件に加えて、その実行のために、ロード／ストアパ
イプ（メモリから計算領域にデータを転送するもの）の
持つタイミング同期機構を利用しなくてはならないこと
から、ロード／ストアパイプが少なくとも１本は空いて
いることが条件になる。

これから、従来技術のように一律に複合命令を生成し
てしまうと、ロード／ストアパイプの空き待ちのために
複合命令を発信させることができないことで、かえって
プログラムの実行時間を遅らせてしまうことが起こると
いう問題点があった。

しかも、このようなロード／ストアパイプの空き待ち
ばかりでなく、後続の命令で、例えば、ベクトル要素同
士を乗算してその演算結果にベクトル要素を加算すると
いうようなベクトル演算の内の乗算結果について再利用
するようなことがあると、先行する命令をそのまま複合
命令化してしまうと、後続命令で再び同じ乗算処理を実
行しなければならなくなることで、かえってプログラム
の実行時間を遅らせてしまうことが起こるという問題点
もあったのである。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
プログラムの実行性能を高められるベクトル命令を生成
できるようにする新たなコンパイル処理方式の提供を目
的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図である。

図中、１は本発明を具備するデータ処理装置であっ
て、ソースプログラムを対応のオブジェクトにコンパイ
ルするもの、２はデータ処理装置１によりコンパイルさ
れるソースプログラム、３はデータ処理装置１により生
成されるオブジェクトである。

データ処理装置１は、ソースプログラム２の入力を受
け付けるプログラム入力部10と、プログラム入力部10に
より受け付けられたソースプログラム２をベクトル化す
るベクトル化処理部11と、ベクトル化処理部11によりベ
クトル化された演算記述の中に、複合命令によって演算
可能となる演算記述が含まれているか否かを検出する複
合命令候補認識部12と、複合命令候補認識部12が複合命
令化が可能となる演算記述の存在を検出するときに、そ
の演算記述を複合命令で実行する場合の実行性能と複合
命令でなく実行す場合の実行性能とを模擬する模擬実行
部13と、模擬実行部13により模擬される実行性能に従っ
て実行性能の高い命令を特定していくことで、複合命令
候補認識部12により検出された演算記述の使用命令を決
定する使用命令決定部14と、ソースプログラム２に対応
するオブジェクトを生成するオブジェクト生成部15とを
備えるよう構成される。

複合命令候補認識部12と模擬実行部13と使用命令決定
部14とで複合命令生成部16が構成されて、この複合命令
生成部16の実行する処理に従って、ベクトル化処理部11
によりベクトル化された演算記述を最適に複合命令化し
ていく処理が実行されることになる。この複合命令生成
部16は、ベクトル命令の生成処理をスケジューリングす
る命令スケジューリング部17に展開されることになる。

〔作用〕

本発明では、複合命令候補認識部12が、ベクトル化処
理部11によりベクトル化された演算記述中に複合命令化
が可能となる演算記述が含まれていることを検出する
と、模擬実行部13は、その演算記述に続く命令の実行状
況やその演算記述の実行開始タイミングを考慮して、そ
の演算記述を複合命令で実行する場合の実行性能と複合
命令でなく実行する場合の実行性能とを模擬する。この
実行性能の模擬処理に従って、後続命令がその演算記述
の途中の演算結果値を使用するような場合や、ロード／
ストアパイプに空きがないような場合には、複合命令で
なくて２命令のままで実行する方が実行性能がよいこと
が求められることになる。

この模擬実行部13の模擬処理結果を受けて、使用命令
決定部14は、複合命令候補認識部12により検出された演
算記述を実行していくのに、複合命令か２命令のいずれ
の方の命令形態が実行性能が高いのかを特定していくこ
とでその演算記述の使用命令を決定して、複合命令の方
が実行性能が高い場合には複合命令を生成していく。そ
して、オブジェクト生成部15は、使用命令決定部14によ
り生成された複合命令を持つソースプログラム２を対応
のオブジェクトにコンパイルしていくことで、実行性能
のよいオブジェクト３を生成していくことになる。

このように、本発明では、複合命令化が可能となる演
算記述を機械的に複合命令化してオブジェクト３を生成
していくのではなくて、実行性能の高くなることの保証
されたもののみを複合命令化してオブジェクト３を生成
していくことから、確実にプログラムの実行性能を高め
られるベクトル命令を生成できるようになるのである。

〔実施例〕

以下、実施例に従って本発明を詳細に説明する。

第２図に、第１図で説明した複合命令生成部16の実行
するフローチャートを図示する。次に、このフローチャ
ートに従って、本発明の処理内容について詳細に説明す
る。

複合命令生成部16は、ベクトル化処理部11からベクト
ル化された演算パターンを受け取ると、先ず最初に、ス
テップ１で、その受け取った演算パターンを検索するこ
とで、複合命令化の可能となる演算パターンであるベク
トル演算記述を抽出する。すなわち、ベクトル要素同士
を乗算（除算）して、その計算結果にベクトル要素を加
算（減算）するという記述形式を持つベクトル演算記述
を抽出していくのである。

次に、ステップ２で、検索されたベクトル演算記述を
複合命令でもって実行する場合のシュミレーションを行
って、そのときの実行性能を評価する。このとき行うシ
ュミレーションは、複合命令にした場合に、ロード／ス
トアパイプの空き状態のタイミングをチェックしていく
ことで、いつ複合命令を発信できて、いつ完了するかと
いうことを評価していくことで行うとともに、更に、例
えば、複合命令に統合されてしまう演算結果値が後続の
命令で使用されることになるのか否かといったような後
続命令の実行状況についてもチェックして行われること
になる。

ステップ２でのシュミレーションが終了すると、続い
て、ステップ３で、今度は、検索されたベクトル演算記
述を複合命令としない２命令でもって実行する場合のシ
ュミレーションを行って、そのときの実行性能を評価す
る。すなわち、２命令で行う場合に、いつ命令の実行に
入れて、いつ完了するかということを評価していくので
ある。

このようにして、複合命令及び２命令での実行性能の
評価が終了すると、続くステップ４で、どちらの実行性
能の方が優れているのかを判断する。すなわち、プログ
ラムの実行時間の短くなる命令形態を特定するのであ
る。そして、このステップ４の比較処理により、複合命
令で実行する方が実行性能が優れていると判断する場合
には、ステップ５に進んで、対応の複合命令の生成処理
を実行していくことになる。

このようにして、従来技術では、複合命令化が可能と
なるベクトル演算記述については一律に複合命令化して
いたのに対して、本発明では、実行性能がよくなること
が保証される場合にのみ複合命令化していくことで、確
実にプログラムの実行性能を高められるベクトル命令を
生成していくように処理するのである。

次に、第３図に示すソースプログラム２に従って、ど
のような場合に複合命令が生成され、どのような場合に
複合命令が生成されないのかの一例について具体的に説
明する。

第３図（ａ）に示すソースプログラム２は、複合命令
化が可能となるベクトル演算記述である Ｃ（I,J）＝Ａ（I,J）＊Ｂ（I,J） Ｅ（I,J）＝Ｃ（I,J）＋Ｄ（I,J） の後続命令部分で、複合命令に統合されてしまう演算結
果値の「Ｃ（I,J）」を使用する場合のソースプログラ
ム２である。

この第３図（ａ）に示すような場合のベクトル演算記
述では、３つのベクトルデータが計算領域に展開されて
いるとともに、ロード／ストアパイプが空いていて複合
命令が直ちに発信できるとしても、第４図（ａ）に示す
ように、複合命令化しない場合でも、また、第４図
（ｂ）に示すように、複合命令化した場合でもその総命
令数は“4"と変わらない。これから、ロード／ストアパ
イプが空いていても、あえて複合命令に変換する必要は
ないし、一方、ロード／ストアパイプが空いていない場
合には、２命令のままで実行していく方のが有利となる
ことになる。

第３図（ａ）に示すソースプログラム２は、第３図
（ｂ）に示すソースプログラム２と違って、複合命令化
が可能となるベクトル演算記述である Ｃ（I,J）＝Ａ（I,J）＊Ｂ（I,J） Ｅ（I,J）＝Ｃ（I,J）＋Ｄ（I,J） の後続命令部分で、複合命令に統合されてしまう演算結
果値を使用しない場合のソースプログラム２である。

この第３図（ｂ）に示すような場合のベクトル演算記
述では、ロード／ストアパイプが空いていて複合命令が
直ちに発信できれば、第５図（ａ）に示すように、複合
命令化しない場合の総命令数が“5"であるのに対して、
第５図（ｂ）に示すように、複合命令化した場合の総命
令数は“4"となることから、ロード／ストアパイプが空
いている場合には、複合命令に変換していく方のが有利
になるとともに、ロード／ストアパイプが２サイクル以
上空かない場合には、２命令のままで実行していく方の
が有利となることになる。

このようにして、本発明では、複合命令化が可能とな
る演算記述を機械的に複合命令化してオブジェクト３を
生成していくのではなくて、実行性能の高くなることの
保証されたもののみを複合命令化してオブジェクト３を
生成していくように処理していくことになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ベクトル命令
を生成していくコンパイル処理にあって、プログラムの
実行性能を高められるベクトル命令を生成できるように
なる。これから、プログラムの実行時間を大幅に短縮で
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の実行するフローチャート 第３図はソースプログラムの一例の説明図、 第４図は第３図（ａ）のプログラムを複合命令/2命令で
実行するときのパイプラインの説明図、 第５図は第３図（ｂ）のプログラムを複合命令/2命令で
実行するときのパイプラインの説明図である。 図中、１はデータ処理装置、２はソースプログラム、３
はオブジェクト、10はプログラム入力部、11はベクトル
化処理部、12は複合命令候補認識部、13は模擬実行部、
14は使用命令決定部、15はオブジェクト生成部、16は複
合命令生成部、17は命令スケジューリング部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベクトル命令を生成するコンパイル処理方
   式において、 複合命令によって演算可能となる演算記述がソースプロ
   グラムに含まれているか否かを検出する複合命令候補認
   識部（12）と、 該複合命令候補認識部（12）が複合命令化が可能となる
   演算記述の存在を検出するときに、該演算記述に続く命
   令の実行状況や該演算記述の実行開始タイミングを考慮
   して、該演算記述を複合命令で実行する場合の実行性能
   と複合命令でなく実行する場合の実行性能とを模擬する
   模擬実行部（13）と、 該模擬実行部（13）により模擬される実行性能に従って
   実行性能の高い命令を特定していくことで、上記複合命
   令候補認識部（12）により検出された演算記述の使用命
   令を決定する使用命令決定部（14）とを備え、 該使用命令決定部（14）の決定結果に従って複合命令を
   生成していくよう処理することを、 特徴とするコンパイル処理方式。