[Hexagon] Handle all compares of i1 and vNi1
[llvm-project.git] / llvm / docs / TestSuiteGuide.md
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1 test-suite Guide
2 ================
4 Quickstart
5 ----------
7 1. The lit test runner is required to run the tests. You can either use one
8    from an LLVM build:
10    ```bash
11    % <path to llvm build>/bin/llvm-lit --version
12    lit 0.8.0dev
13    ```
15    An alternative is installing it as a python package in a python virtual
16    environment:
18    ```bash
19    % mkdir venv
20    % virtualenv venv
21    % . venv/bin/activate
22    % pip install svn+https://llvm.org/svn/llvm-project/llvm/trunk/utils/lit
23    % lit --version
24    lit 0.8.0dev
25    ```
27 2. Check out the `test-suite` module with:
29    ```bash
30    % git clone https://github.com/llvm/llvm-test-suite.git test-suite
31    ```
33 3. Create a build directory and use CMake to configure the suite. Use the
34    `CMAKE_C_COMPILER` option to specify the compiler to test. Use a cache file
35    to choose a typical build configuration:
37    ```bash
38    % mkdir test-suite-build
39    % cd test-suite-build
40    % cmake -DCMAKE_C_COMPILER=<path to llvm build>/bin/clang \
41            -C../test-suite/cmake/caches/O3.cmake \
42            ../test-suite
43    ```
45 **NOTE!** if you are using your built clang, and you want to build and run the
46 MicroBenchmarks/XRay microbenchmarks, you need to add `compiler-rt` to your
47 `LLVM_ENABLE_RUNTIMES` cmake flag.
49 4. Build the benchmarks:
51    ```text
52    % make
53    Scanning dependencies of target timeit-target
54    [  0%] Building C object tools/CMakeFiles/timeit-target.dir/timeit.c.o
55    [  0%] Linking C executable timeit-target
56    ...
57    ```
59 5. Run the tests with lit:
61    ```text
62    % llvm-lit -v -j 1 -o results.json .
63    -- Testing: 474 tests, 1 threads --
64    PASS: test-suite :: MultiSource/Applications/ALAC/decode/alacconvert-decode.test (1 of 474)
65    ********** TEST 'test-suite :: MultiSource/Applications/ALAC/decode/alacconvert-decode.test' RESULTS **********
66    compile_time: 0.2192
67    exec_time: 0.0462
68    hash: "59620e187c6ac38b36382685ccd2b63b"
69    size: 83348
70    **********
71    PASS: test-suite :: MultiSource/Applications/ALAC/encode/alacconvert-encode.test (2 of 474)
72    ...
73    ```
75 6. Show and compare result files (optional):
77    ```bash
78    # Make sure pandas and scipy are installed. Prepend `sudo` if necessary.
79    % pip install pandas scipy
80    # Show a single result file:
81    % test-suite/utils/compare.py results.json
82    # Compare two result files:
83    % test-suite/utils/compare.py results_a.json results_b.json
84    ```
87 Structure
88 ---------
90 The test-suite contains benchmark and test programs.  The programs come with
91 reference outputs so that their correctness can be checked.  The suite comes
92 with tools to collect metrics such as benchmark runtime, compilation time and
93 code size.
95 The test-suite is divided into several directories:
97 -  `SingleSource/`
99    Contains test programs that are only a single source file in size.  A
100    subdirectory may contain several programs.
102 -  `MultiSource/`
104    Contains subdirectories which entire programs with multiple source files.
105    Large benchmarks and whole applications go here.
107 -  `MicroBenchmarks/`
109    Programs using the [google-benchmark](https://github.com/google/benchmark)
110    library. The programs define functions that are run multiple times until the
111    measurement results are statistically significant.
113 -  `External/`
115    Contains descriptions and test data for code that cannot be directly
116    distributed with the test-suite. The most prominent members of this
117    directory are the SPEC CPU benchmark suites.
118    See [External Suites](#external-suites).
120 -  `Bitcode/`
122    These tests are mostly written in LLVM bitcode.
124 -  `CTMark/`
126    Contains symbolic links to other benchmarks forming a representative sample
127    for compilation performance measurements.
129 ### Benchmarks
131 Every program can work as a correctness test. Some programs are unsuitable for
132 performance measurements. Setting the `TEST_SUITE_BENCHMARKING_ONLY` CMake
133 option to `ON` will disable them.
136 Configuration
137 -------------
139 The test-suite has configuration options to customize building and running the
140 benchmarks. CMake can print a list of them:
142 ```bash
143 % cd test-suite-build
144 # Print basic options:
145 % cmake -LH
146 # Print all options:
147 % cmake -LAH
150 ### Common Configuration Options
152 - `CMAKE_C_FLAGS`
154   Specify extra flags to be passed to C compiler invocations.  The flags are
155   also passed to the C++ compiler and linker invocations.  See
156   [https://cmake.org/cmake/help/latest/variable/CMAKE_LANG_FLAGS.html](https://cmake.org/cmake/help/latest/variable/CMAKE_LANG_FLAGS.html)
158 - `CMAKE_C_COMPILER`
160   Select the C compiler executable to be used. Note that the C++ compiler is
161   inferred automatically i.e. when specifying `path/to/clang` CMake will
162   automatically use `path/to/clang++` as the C++ compiler.  See
163   [https://cmake.org/cmake/help/latest/variable/CMAKE_LANG_COMPILER.html](https://cmake.org/cmake/help/latest/variable/CMAKE_LANG_COMPILER.html)
165 - `CMAKE_Fortran_COMPILER`
167   Select the Fortran compiler executable to be used. Not set by default and not
168   required unless running the Fortran Test Suite.
170 - `CMAKE_BUILD_TYPE`
172   Select a build type like `OPTIMIZE` or `DEBUG` selecting a set of predefined
173   compiler flags. These flags are applied regardless of the `CMAKE_C_FLAGS`
174   option and may be changed by modifying `CMAKE_C_FLAGS_OPTIMIZE` etc.  See
175   [https://cmake.org/cmake/help/latest/variable/CMAKE_BUILD_TYPE.html](https://cmake.org/cmake/help/latest/variable/CMAKE_BUILD_TYPE.html)
177 - `TEST_SUITE_FORTRAN`
179   Activate that Fortran tests. This is a work in progress. More information can be
180   found in the [Flang documentation](https://flang.llvm.org/docs/html/FortranLLVMTestSuite.html)
182 - `TEST_SUITE_RUN_UNDER`
184   Prefix test invocations with the given tool. This is typically used to run
185   cross-compiled tests within a simulator tool.
187 - `TEST_SUITE_BENCHMARKING_ONLY`
189   Disable tests that are unsuitable for performance measurements. The disabled
190   tests either run for a very short time or are dominated by I/O performance
191   making them unsuitable as compiler performance tests.
193 - `TEST_SUITE_SUBDIRS`
195   Semicolon-separated list of directories to include. This can be used to only
196   build parts of the test-suite or to include external suites.  This option
197   does not work reliably with deeper subdirectories as it skips intermediate
198   `CMakeLists.txt` files which may be required.
200 - `TEST_SUITE_COLLECT_STATS`
202   Collect internal LLVM statistics. Appends `-save-stats=obj` when invoking the
203   compiler and makes the lit runner collect and merge the statistic files.
205 - `TEST_SUITE_RUN_BENCHMARKS`
207   If this is set to `OFF` then lit will not actually run the tests but just
208   collect build statistics like compile time and code size.
210 - `TEST_SUITE_USE_PERF`
212   Use the `perf` tool for time measurement instead of the `timeit` tool that
213   comes with the test-suite.  The `perf` is usually available on linux systems.
215 - `TEST_SUITE_SPEC2000_ROOT`, `TEST_SUITE_SPEC2006_ROOT`, `TEST_SUITE_SPEC2017_ROOT`, ...
217   Specify installation directories of external benchmark suites. You can find
218   more information about expected versions or usage in the README files in the
219   `External` directory (such as `External/SPEC/README`)
221 ### Common CMake Flags
223 - `-GNinja`
225   Generate build files for the ninja build tool.
227 - `-Ctest-suite/cmake/caches/<cachefile.cmake>`
229   Use a CMake cache.  The test-suite comes with several CMake caches which
230   predefine common or tricky build configurations.
233 Displaying and Analyzing Results
234 --------------------------------
236 The `compare.py` script displays and compares result files.  A result file is
237 produced when invoking lit with the `-o filename.json` flag.
239 Example usage:
241 - Basic Usage:
243   ```text
244   % test-suite/utils/compare.py baseline.json
245   Warning: 'test-suite :: External/SPEC/CINT2006/403.gcc/403.gcc.test' has No metrics!
246   Tests: 508
247   Metric: exec_time
249   Program                                         baseline
251   INT2006/456.hmmer/456.hmmer                   1222.90
252   INT2006/464.h264ref/464.h264ref               928.70
253   ...
254                baseline
255   count  506.000000
256   mean   20.563098
257   std    111.423325
258   min    0.003400
259   25%    0.011200
260   50%    0.339450
261   75%    4.067200
262   max    1222.896800
263   ```
265 - Show compile_time or text segment size metrics:
267   ```bash
268   % test-suite/utils/compare.py -m compile_time baseline.json
269   % test-suite/utils/compare.py -m size.__text baseline.json
270   ```
272 - Compare two result files and filter short running tests:
274   ```bash
275   % test-suite/utils/compare.py --filter-short baseline.json experiment.json
276   ...
277   Program                                         baseline  experiment  diff
279   SingleSour.../Benchmarks/Linpack/linpack-pc     5.16      4.30        -16.5%
280   MultiSourc...erolling-dbl/LoopRerolling-dbl     7.01      7.86         12.2%
281   SingleSour...UnitTests/Vectorizer/gcc-loops     3.89      3.54        -9.0%
282   ...
283   ```
285 - Merge multiple baseline and experiment result files by taking the minimum
286   runtime each:
288   ```bash
289   % test-suite/utils/compare.py base0.json base1.json base2.json vs exp0.json exp1.json exp2.json
290   ```
292 ### Continuous Tracking with LNT
294 LNT is a set of client and server tools for continuously monitoring
295 performance. You can find more information at
296 [https://llvm.org/docs/lnt](https://llvm.org/docs/lnt). The official LNT instance
297 of the LLVM project is hosted at [http://lnt.llvm.org](http://lnt.llvm.org).
300 External Suites
301 ---------------
303 External suites such as SPEC can be enabled by either
305 - placing (or linking) them into the `test-suite/test-suite-externals/xxx` directory (example: `test-suite/test-suite-externals/speccpu2000`)
306 - using a configuration option such as `-D TEST_SUITE_SPEC2000_ROOT=path/to/speccpu2000`
308 You can find further information in the respective README files such as
309 `test-suite/External/SPEC/README`.
311 For the SPEC benchmarks you can switch between the `test`, `train` and
312 `ref` input datasets via the `TEST_SUITE_RUN_TYPE` configuration option.
313 The `train` dataset is used by default.
316 Custom Suites
317 -------------
319 You can build custom suites using the test-suite infrastructure. A custom suite
320 has a `CMakeLists.txt` file at the top directory. The `CMakeLists.txt` will be
321 picked up automatically if placed into a subdirectory of the test-suite or when
322 setting the `TEST_SUITE_SUBDIRS` variable:
324 ```bash
325 % cmake -DTEST_SUITE_SUBDIRS=path/to/my/benchmark-suite ../test-suite
329 Profile Guided Optimization
330 ---------------------------
332 Profile guided optimization requires to compile and run twice. First the
333 benchmark should be compiled with profile generation instrumentation enabled
334 and setup for training data. The lit runner will merge the profile files
335 using `llvm-profdata` so they can be used by the second compilation run.
337 Example:
338 ```bash
339 # Profile generation run:
340 % cmake -DTEST_SUITE_PROFILE_GENERATE=ON \
341         -DTEST_SUITE_RUN_TYPE=train \
342         ../test-suite
343 % make
344 % llvm-lit .
345 # Use the profile data for compilation and actual benchmark run:
346 % cmake -DTEST_SUITE_PROFILE_GENERATE=OFF \
347         -DTEST_SUITE_PROFILE_USE=ON \
348         -DTEST_SUITE_RUN_TYPE=ref \
349         .
350 % make
351 % llvm-lit -o result.json .
354 The `TEST_SUITE_RUN_TYPE` setting only affects the SPEC benchmark suites.
357 Cross Compilation and External Devices
358 --------------------------------------
360 ### Compilation
362 CMake allows to cross compile to a different target via toolchain files. More
363 information can be found here:
365 - [https://llvm.org/docs/lnt/tests.html#cross-compiling](https://llvm.org/docs/lnt/tests.html#cross-compiling)
367 - [https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/cmake-toolchains.7.html](https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/cmake-toolchains.7.html)
369 Cross compilation from macOS to iOS is possible with the
370 `test-suite/cmake/caches/target-target-*-iphoneos-internal.cmake` CMake cache
371 files; this requires an internal iOS SDK.
373 ### Running
375 There are two ways to run the tests in a cross compilation setting:
377 - Via SSH connection to an external device: The `TEST_SUITE_REMOTE_HOST` option
378   should be set to the SSH hostname.  The executables and data files need to be
379   transferred to the device after compilation.  This is typically done via the
380   `rsync` make target.  After this, the lit runner can be used on the host
381   machine. It will prefix the benchmark and verification command lines with an
382   `ssh` command.
384   Example:
386   ```bash
387   % cmake -G Ninja -D CMAKE_C_COMPILER=path/to/clang \
388           -C ../test-suite/cmake/caches/target-arm64-iphoneos-internal.cmake \
389           -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release \
390           -D TEST_SUITE_REMOTE_HOST=mydevice \
391           ../test-suite
392   % ninja
393   % ninja rsync
394   % llvm-lit -j1 -o result.json .
395   ```
397 - You can specify a simulator for the target machine with the
398   `TEST_SUITE_RUN_UNDER` setting. The lit runner will prefix all benchmark
399   invocations with it.
402 Running the test-suite via LNT
403 ------------------------------
405 The LNT tool can run the test-suite. Use this when submitting test results to
406 an LNT instance.  See
407 [https://llvm.org/docs/lnt/tests.html#llvm-cmake-test-suite](https://llvm.org/docs/lnt/tests.html#llvm-cmake-test-suite)
408 for details.
410 Running the test-suite via Makefiles (deprecated)
411 -------------------------------------------------
413 **Note**: The test-suite comes with a set of Makefiles that are considered
414 deprecated.  They do not support newer testing modes like `Bitcode` or
415 `Microbenchmarks` and are harder to use.
417 Old documentation is available in the
418 [test-suite Makefile Guide](TestSuiteMakefileGuide).