docs/HistoricalNotes/2001-06-01-GCCOptimizations2.txt

   1 Date: Fri, 1 Jun 2001 17:08:44 -0500 (CDT)
   2 From: Chris Lattner <sabre@nondot.org>
   3 To: Vikram S. Adve <vadve@cs.uiuc.edu>
   4 Subject: RE: Interesting: GCC passes
   5
   6 > That is very interesting.  I agree that some of these could be done on LLVM
   7 > at link-time, but it is the extra time required that concerns me.  Link-time
   8 > optimization is severely time-constrained.
   9
  10 If we were to reimplement any of these optimizations, I assume that we
  11 could do them a translation unit at a time, just as GCC does now.  This
  12 would lead to a pipeline like this:
  13
  14 Static optimizations, xlation unit at a time:
  15 .c --GCC--> .llvm --llvmopt--> .llvm
  16
  17 Link time optimizations:
  18 .llvm --llvm-ld--> .llvm --llvm-link-opt--> .llvm
  19
  20 Of course, many optimizations could be shared between llvmopt and
  21 llvm-link-opt, but the wouldn't need to be shared...  Thus compile time
  22 could be faster, because we are using a "smarter" IR (SSA based).
  23
  24 > BTW, about SGI, "borrowing" SSA-based optimizations from one compiler and
  25 > putting it into another is not necessarily easier than re-doing it.
  26 > Optimization code is usually heavily tied in to the specific IR they use.
  27
  28 Understood.  The only reason that I brought this up is because SGI's IR is
  29 more similar to LLVM than it is different in many respects (SSA based,
  30 relatively low level, etc), and could be easily adapted.  Also their
  31 optimizations are written in C++ and are actually somewhat
  32 structured... of course it would be no walk in the park, but it would be
  33 much less time consuming to adapt, say, SSA-PRE than to rewrite it.
  34
  35 > But your larger point is valid that adding SSA based optimizations is
  36 > feasible and should be fun.  (Again, link time cost is the issue.)
  37
  38 Assuming linktime cost wasn't an issue, the question is:
  39 Does using GCC's backend buy us anything?
  40
  41 > It also occurs to me that GCC is probably doing quite a bit of back-end
  42 > optimization (step 16 in your list).  Do you have a breakdown of that?
  43
  44 Not really.  The irritating part of GCC is that it mixes it all up and
  45 doesn't have a clean separation of concerns.  A lot of the "back end
  46 optimization" happens right along with other data optimizations (ie, CSE
  47 of machine specific things).
  48
  49 As far as REAL back end optimizations go, it looks something like this:
  50
  51 1. Instruction combination: try to make CISCy instructions, if available
  52 2. Register movement: try to get registers in the right places for the
  53 architecture to avoid register to register moves.  For example, try to get
  54 the first argument of a function to naturally land in %o0 for sparc.
  55 3. Instruction scheduling: 'nuff said :)
  56 4. Register class preferencing: ??
  57 5. Local register allocation
  58 6. global register allocation
  59 7. Spilling
  60 8. Local regalloc
  61 9. Jump optimization
  62 10. Delay slot scheduling
  63 11. Branch shorting for CISC machines
  64 12. Instruction selection & peephole optimization
  65 13. Debug info output
  66
  67 But none of this would be usable for LLVM anyways, unless we were using
  68 GCC as a static compiler.
  69
  70 -Chris
  71