JPS6364173A - 自動ベクトル化方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ソースプログラムをベクトル処理用のオブジ
ェク）Ｋ変換するコンパイラ方式に係り、％に同一配列
への定義を複数含むループのベクトル化率を向上し、実
行効率のよいオブジェクトを生成するのに好適な自動ベ
クトル化方式に関する。

〔従来の技術〕

一般にベクトル化率が高い方がオブジェクトの実行効率
が高いことが知られている。この定め、コンパイラはベ
クトル化不能部が小さくなるようなプログラム変換を施
してベクトル化してきた。

データの定義から参照へ、参照から定義へ、定義から定
義への順序を示す有向線分から成る、依存グラフに２い
て、強連結成分を構成する部分は。

原理的にベクトル化不可能である。この強連結成分を小
さくすることが、ベクトル化率の向上につながり、その
ためのプログラム変換では、依存関係を解消し、数を少
なくすることが望ましい。

特開昭５９−１４９５６９１’−スカラ配列化による並
列化処理方式」では、スカラ変数に対する逆依存（参照
と定義の順序？示す）・つ解消について述べており１％
開昭５８−１４９５６８　ｒ並列実行不可部分極小化処
理方式」では、強連結成分を検出して、それ以外の部分
全ベクトル化する方式について述べている。

このような、ベクトル化のｔめのプログラム変換におい
て、配列の定義と定義の順序を示す出力式存の解消を行
い１強運結成分を極小化し、ベクトル化率を上げる方式
について述べているものはない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、出力依存が含まれる依存グラフの強
連結成分を検出した場合、ベクトル化不能と判定せざる
を兄なかつ九。これでは、強連結成分が十分小さくなっ
ておらず、プログラム変換を施せばベクトル化可能であ
る場合も、不能と判定する場合があるという問題点があ
った。

本発明の目的は、依存グラフの強連結成分の構成要素と
なる出力依存について、これを解消し、ベクトル化不能
である強連結成分を解消したり。

ま友は、より小さくすることＶてより、ベクトル化可能
な範囲仝拡げ、ベクトル化率と向上させることｒｃある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、コンパイラの自動ベクトル化処理部におい
て、データ依存グラフの強連結成分検出部、文の韮べ換
え部、出力依存解消部を設けることにより達成さ几る。

データ依存グラフの強連結成分検出部は、各依存関係の
うち、コンパイル時【静的に始点と終点の方向が決まる
静的出力依存を除いて、強連結成分を検出する。

文の並べ換え部は、先に検出した強連結成分以外の文に
対して、コンパイル時にＭＰ的に始点と終点の方向が決
まる静的出力依存を除いた、全ての依存が、ベクトル化
可能な、実行、頂と同じ方向になるよう、文を並べ換え
る。

出力依存解消部は、コンパイル時に静的に始点と終点が
決まる静的出力依存のうち、ベクトル化不能要因となる
、実行順と反対方向の出力依存を解消する。すなわち、
該出力依存の終点となる定義点の値を、新たに導入する
テンポラリベクトルに退避し、該出力依存の始点の直後
で、テンポラリベクトルに退避した値を再びストアする
よう、プログラム変換を画し、該出力依存を解消する。

以上のようＫして、まず、解消することのできる出力依
存を検出し、これを除いて、強連結成分を検出する。こ
の後、文を並べ換え、出力依存を解消する。このことに
よシ、データ依存関係からベクトル化不能となる部分を
極小化することができる。

〔作用〕

データ依存グラフの強連結成分検出部、文の並べ換え部
、出力依存解消部は、ソースプログラム内のベクトル化
の対象としている文に、以下のように動作する。

強連結成分検出部は、データ依存グラフから強連結成分
検出部不可能 消することができる。コンパイル時に始点と終点が確定
する静的出力依存は、依存グラフから除いた状態で、強
連結成分を検出する。これは、ベクトル化不能となる強
連結成分をより小さくし、また、出力依存を解消すれば
消滅する強連結成分は。

最初から検出しないためである。

文の並べ換え部では、解消できる静的出力依存を除いて
、全ての依存が、ベクトル化可能な方向となるようそろ
える。こｆｌＫよって、静的出力依存を解消すれば、全
てがベクトル化可能な状態となる。この時、該出力依存
以外に依存が無い場合は、この文の並べ換えＫより、ベ
クトル化可能な出力依存に変換し１次の出力依存解消部
の処理は不要なので、その対象からは、はずす。

出力依存解消部では、実行順に反する方向の出力依存の
終点となる代入文を検出し、その文の後に、メモリにス
トアするのと同時に、その値をテンポラリベクトルに退
避する代入文を挿入する。

第５図のプログラムを例にとると、代入文２４の直汝に
第８図の代入文４２を挿入する。メモリ（Ａ（Ｉ））に
も、値を挿入するのは、この値全どこかで参照する可能
性があるためであり、第５図の例では１代入文２５で参
照している値と退避するのは、該出力依存の始点となる
文の実行により。

メモリの値がこわれてしまうためであり、第５図の例で
は、代入文２６の実行により、代入文２４の実行でスト
アした埴をこわしてしまう。次に、該出力依存の始点と
なる代入文で、メモリに右辺式の計算結果を代入した後
、先にテンポラリベクトルに退避した値を再びメモリに
ストアする代入文を挿入する。これにより、実行順に反
する出力依存の順序を保証することができる。第５図の
例では１代入文２６の直後に、第８図の代入文４３を挿
入するつ代人文２６のＡ（Ｉ＋１）の値ストアを行なっ
た後、代入文２４のＡ　（Ｉ）の値のストアを行なうこ
とになり、出力依存の始点の実行が、終点の実行に先立
つため、ベクトル化可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明のＦＯＲＴＲＡＮコンパイラにおける実施
９Ｍを図面を参照しつつ説明する。

第２図に１本発明が適用されたコンパイラ全体のＩＡ造
を示す。第２図の構文解析部７がＦＯ几″ｒ几ＡＮのソ
ースプログラム６を千間語８に変換する。中１１部９は
これ全入力として、ベクトル化や最適化を行い、中間語
５（（変換する。これよりコード生成部６がオブジェク
上コード７を生成する。本発明は中間部４に係り、オブ
ジェクトコード７の実行効率を上げるものでるる。

第２図の中間部９のうち、自動ベクトル化部に係わる部
分の構成と第３図に、第３図の自動ベクトル化部１８の
うち、出力依存の解消に係わる部分′ｆ：第１図に示す
。

第２図の入力するソースプログラムの例として、第４図
のＦＯＲＴＲＡＮプログラムに−Ｓげ、説明する。

第４図のＦＯＲＴＲＡＮプログラムは、まず、第３図の
制ｄＯ構造解析部１３が、１９の００文２：ｌ）ら２３
のＣＯＮ’ｒＩＮＵＥ文までが、最内側ループを構成し
ていることを検出する。次に、第３図のデータフロー解
析部１５が、ループ内の各計算式の構成要素の最小単位
である一次子について、データの定義・参照、定義・定
義のアクセス順を示す。

データ依存グラフ１６を作る。このデータ依存グラフ１
６は、第４図のプログラムには、配列Ａと配列ＢＫ関し
て、第５図のような依存関係があることを示している。

即ちフロー依存は、文２４で定義したＡ　（Ｉ）を文２
５で参照していることを示し、フロー依存２９は１文２
５で定義したＢ　（Ｉ）を文２６で参照していることを
示している。逆依存２８は、文２４で参照したＢ（Ｉ）
を、文２５の定義で値を変えていることを示し、出力依
存２７は、文２６で定義した値を文２４の定義により、
値を変えていることを示している。

このようなデータ依存グラフと、第４図のプログラムの
中間語表現が、第３図の自動ベクトル化部１８の入力と
なる。これらを例として、第１図に示した自動づクトル
化部１８の動作を示す。

第１図の強連結成分検出部ｌの動作を第６図のフローチ
ャートに示す。判定３１は、全ての依存関係について調
べるためのループの終了判定を行なう。判定３２は、本
方式によって、解消できるか否かを判定するもので、コ
ンパイル時に静的に方向が決まる出力依存か否かが条件
となる。第５図の例では、出力依存２７はこの条件を満
たすため、処８！３４に進むが、フロー依存２９．３０
や逆依存２８は、この条件を満たさないため、処理３３
に進む。処理３３が、当該依存に対して、強運結成分検
出の対象とすることを示すマーク付けを行なう。すなわ
ち、処理３４が、当該依存に対して１食違結成分検出の
対象としないことを示すマーク付けを行なう。次に、処
理３５が、公知のアルゴリズムにより、対象とするマー
ク付けのついている依存について食違結成分を演出する
。第５図の例では、処理３４が出力依存２７に対象とす
るマークを付けない几め、食違結成分は検出されない。

次に、第２図の文の並べ換え部２が、強連結成分検出部
１が検出した強運結成分検出の文について、各依存の始
点が終点に先立って実行されるよう文全並べ換える。こ
の時、第５図のプログラムのように、フロー依存や逆依
存と、解消可能な出力依存とが角なる方向の場合は、フ
ロー依存や逆依存の方向が実行順に沿うよう文を並べる
。第５図の例では、出力依存２７以外は全て、始点の文
の実行が終点の文の実行に先立つため、文の並べ換え部
２Ｖｉ新たに並べ換えることはしない。

最後に、第１図の出力依存解消部３が、始点の文に先立
って終点の文が実行される出力依存を解消する。この処
理の流れを第７図にフローチャートで示す１判定３７は
、全ての依存について調べるためのループの終了判定を
行々う。判定３８は。

依存が出力依存では々い場合、以下の処理を行なわない
よう、条件分岐を行なう。判定３９は、当該出力依存が
、解消する必要があるか否かを判定する。判定３９は、
終点の文の実行が、始点の文の実行に先立てば、解消す
る必要があると判断する。以上の条件を満たす出力依存
は、処理４ＯＫ進む。処理４０は、当該出力依存の終点
の直後に値を退避するための、テンポラリベクトルへの
代入文を挿入する。続いて、処理４１が、当該出力依存
の始点の直後に、退避した値をメモリにストアするため
の、テンポラリベクトルからメモリへの代人文を挿入す
る。第５図の例では、判定３８が、フロー依存２９．３
０や逆依存２８をはね、出力依存２７のみを、後に続く
処理に渡す。判定３９が、出力依存２７に対しては終点
の文の実行が始点の文の実行に先立つので、このままで
はベクトル化することはできないこと、そのために依存
関係を解消する必要があることを判断する。続いて、処
理４０が、出力依依２７の終点の文２４の直後に、Ａ　
（Ｉ）の値全テンポラリベクトルに退避する代入文を挿
入し、処理４１が、出力依存２７の始点の文２６の直後
に、退避したテンポラリベクトルの値１Ａ（Ｉ＋１）に
格納する代入文を挿入する。

以上の処理により、第１図の自動ベクトル化の処理が終
わる。この時の中間語の状態をＦＯＲＴＲＡＮプログラ
ムのイメージで書くと、第４図のプログラムは、第８図
のようにな。代入文４２は、第７図の処理４０が挿入し
た文であり、代入文４３ば・第７図の処理４１が挿入し
ｔ文である。このようなプログラム変換により、第４図
ではベクトル化不能だったループが、ベクトル化可能と
なり、第２図のコード生成部１１がベクトルオブジェク
トを生成することができる。その、結果オブジェクトコ
ードの実行効率を上げることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、同一配列に対する複数の定義の間に、
始点と終点がコンパイル時に静的に決まる出力依存があ
れば１文を移動することなくこれを解消することができ
る。この之め、原理的にベクトル化不能となる、データ
依存関係の食違結成分を小さくしたり、あるいは解消し
て、１ｆｒたにベクトル化可能な範囲を広げることに効
果がある。

従って、生成したオブジェクトコードは、ベクトル演算
器により実行することが可能となり、ベクトル化不能と
判定してスカラ演算器で実行する場イｈこ比べ、実行効
率が上がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動ベクトル化部のうち出力依存の解消に係る
部分を、第２図はＦＯＲ，ＴＲＡＮコンパイラ全体の構
成図、第３図は中間部のうち自動ベクトル化部に係る部
分を、第４図はＦＯＲＴＲＡＮソースプログラムの例、
ＪＫＳ図はデータフロー解析つ出力の依存関係、第６図
は強連結成分検出部のフローチャート、第７図は出力依
存解消部のフローチャート、第８図はプログラム変換に
よりベクトル化可能にし之プログラムであるウ ド・・強連結成分検出部、２・・・文の並べ換え部、３
・・・出力依存解消部、４・・・データ依存グラフ、５
・・・中間時、６・・・ＦＯｋＬＴＲＡＮソースプログ
ラム、７・・・、ｆ４文解析部、８・・・中間語、９・
・・中間部、１０・・・中間語、１１・・・コード生成
部％１２・・・オブジェクトコード、１３・・・制御構
造解析部、１４・・・ループテーブル、１５・・・デー
タフロー解析部、１６・・・データ依存グラフ、１７・
・・中間ｆＬ１８・・・自動ベクトル化部、１９・・・
ＤＯ文、２０・・・代入文％２１・・・代入文、２２・
・・代入文、２３・・・ＣｏＮＴＩＮＵＥ文、２４・・
・代人文、２５・・・代入文、２６・・・代入文、２７
・・・出力依存、２８・・・逆依存、２９・・・フロー
依存、３０・・・フロー依存、３１・・・判定、３２・
・・量定、３３・・・処理、３４・・・処理、３５・・
・処理、３７・・・判定、３８・・・判定、３９・・・
判定、４０・・・処理、４１・・・処理、４２・・・挿
入した代入文、４３・・・挿入した代入文。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ソースプログラムを解析する構文解析部と、ベクト
   ルプロセッサのための自動ベクトル化機能などの最適化
   部を含む中間部と、オブジェクトコードを生成するコー
   ド生成部より成るコンパイラにおいて、ベクトル化変換
   を行なう際、変数や配列のデータ依存グラフを作るデー
   タフロー解析部と、データ依存関係からベクトル化不能
   となる再帰演算部分を検出する強連結成分検出部と、再
   帰演算部分を局所化し文を並べ換える文の並べ換え部、
   定義と定義の順序関係を示す出力依存がベクトル化に反
   する方向であれば、テンポラリベクトルを導入してこれ
   を解消する出力依存解消部を有し、出力依存の解消によ
   り再帰演算部を解消したり、より小さくすることにより
   、ベクトル化の範囲を広げることを特徴とする自動ベク
   トル化方式。