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nudt-compiler-cpp
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feat(backend): 新增 AddImm/SubImm 操作码，消除冗余 MovImm

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AArch64 add/sub 支持 12 位立即数，但 MIR 只有 AddRR/SubRR，
导致 RHS 为常量时需先 MovImm 再 RR 运算。本次修改：

- MIR.h：新增 AddImm、SubImm 操作码
- Lowering.cpp：Add/Sub 降级时 RHS 为 0-4095 常量直接用 AddImm/SubImm
- RegAlloc.cpp：AddImm/SubImm 复用 AddRR/SubRR 的 def-use 分析
- AsmPrinter.cpp：通用打印机自动处理 Imm 操作数（#value）

效果（对比 CmpImm 基线）：
- sl1-3: 261→247 (-14, -5.4%)
- huffman-01-03: 792→790 (-2)
- h-5-01-03: 341→338 (-3)
- 全 60 个性能用例总减少 55 行
- 功能测试 0 新故障

更新：优化记录.md 新增条目，基线自动更新
lzk
lzkk 6 days ago
parent bd7dcedb2a
commit fccd935a24
7 changed files with 82 additions and 14 deletions
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8
.claude/settings.json
Unescape View File

@ -14,13 +14,19 @@
"type": "command",
"command": "bash .claude/hooks/block-destructive.sh",
"timeout": 5000
},
{
"matcher": "Bash(git commit *)",
"type": "prompt",
"prompt": "在提交之前，请确认优化记录是否已更新。如果本次会话做了任何有效的编译器优化（指令数减少、运行时间降低、功能改进），必须在 优化记录.md 中添加或更新条目。条目格式见该文件顶部。如未做优化或本次提交不涉及编译器改动，可忽略。",
"timeout": 10000
}
],
"Stop": [
{
"matcher": "",
"type": "prompt",
"prompt": "在结束本次会话之前，请确认以下事项：\n1. 快门禁是否通过？（./2026test.sh -c functional -x && ./2026test.sh -c h_functional -x）\n2. 指令数是否有退化？（如有优化改动，跑 ./count_asm.sh）\n3. 是否有未提交的改动需要处理？\n4. 如有重要经验教训，是否已写入 memory？\n\n请简要回答每个问题（是/否/不适用），然后正常结束。",
"prompt": "在结束本次会话之前，请确认以下事项：\n1. 快门禁是否通过？（./2026test.sh -c functional -x && ./2026test.sh -c h_functional -x）\n2. 指令数是否有退化？（如有优化改动，跑 ./count_asm.sh）\n3. 本次有效的优化是否已记录到 优化记录.md？\n4. 是否有未提交的改动需要处理？\n5. 如有重要经验教训，是否已写入 memory？\n\n请简要回答每个问题（是/否/不适用），然后正常结束。",
"timeout": 15000
}
]

2
src/include/mir/MIR.h
Unescape View File

@ -147,6 +147,8 @@ namespace mir
StoreMem,
AddRR,
SubRR,
AddImm,
SubImm,
MulRR,
DivRR,
ModRR,

2
src/mir/AsmPrinter.cpp
Unescape View File

@ -42,8 +42,10 @@ namespace mir
case Opcode::StoreStack:
return "stur";
case Opcode::AddRR:
case Opcode::AddImm:
return "add";
case Opcode::SubRR:
case Opcode::SubImm:
return "sub";
case Opcode::MulRR:
return "mul";

28
src/mir/Lowering.cpp
Unescape View File

@ -695,10 +695,30 @@ namespace mir
}
}
block.Append(opcode,
{Operand::VReg(dst, VRegClass::Int),
Operand::VReg(lhs, VRegClass::Int),
Operand::VReg(rhs, VRegClass::Int)});
// Add/Sub 常量折叠到立即数操作码
int rhs_imm_val;
bool rhs_is_imm = false;
if ((opcode == Opcode::AddRR || opcode == Opcode::SubRR) &&
bin->GetRhs() && TryGetConstantInt(bin->GetRhs(), rhs_imm_val) &&
rhs_imm_val >= 0 && rhs_imm_val <= 4095)
{
rhs_is_imm = true;
if (opcode == Opcode::AddRR)
opcode = Opcode::AddImm;
else
opcode = Opcode::SubImm;
block.Append(opcode,
{Operand::VReg(dst, VRegClass::Int),
Operand::VReg(lhs, VRegClass::Int),
Operand::Imm(rhs_imm_val)});
}
else
{
block.Append(opcode,
{Operand::VReg(dst, VRegClass::Int),
Operand::VReg(lhs, VRegClass::Int),
Operand::VReg(rhs, VRegClass::Int)});
}
value_vregs[value] = dst;
return dst;
}

2
src/mir/RegAlloc.cpp
Unescape View File

@ -119,6 +119,8 @@ namespace mir
case Opcode::AddRR:
case Opcode::SubRR:
case Opcode::AddImm:
case Opcode::SubImm:
case Opcode::MulRR:
case Opcode::DivRR:
case Opcode::ModRR:

36
优化记录.md
Unescape View File

@ -0,0 +1,36 @@
# 优化记录
本文档追踪编译器的所有有效优化，用于答辩展示和技术积累。
## 记录格式
每条优化记录包含：日期、优化名称、类型（IR/MIR/后端）、假设、实现摘要、指令数效果、QEMU 时间效果、已知局限。
---
## 2026-05-25 | CmpImm 常量折叠
- **类型**：后端（MIR 降级）
- **假设**：ICmp 降级时，操作数为常量（0-4095）直接用 CmpImm，消除冗余 MovImm
- **实现**：Lowering.cpp 两个 ICmp 降级路径中，检查操作数是否为常量。RHS 常量 → CmpImm；LHS 常量 → CmpImm + SwapCondCode
- **新增代码**：SwapCondCode 辅助函数（18 行），两个降级路径各约 30 行
- **指令数效果**（20 个代表性用例）：减少 91 条（-1.1%），matmul -15（-3.8%）、huffman -25（-3.1%）、crypto -23（-1.2%）
- **退化**：h-5 +1（+0.3%），由寄存器分配差异导致，在容忍范围内
- **功能测试**：100/100 functional 通过，39/40 h_functional 通过（1 个预存故障 30_many_dimensions）
- **已知局限**：仅处理 0-4095 范围的立即数；浮点比较未覆盖
---
## 2026-05-25 | AddImm/SubImm 立即数折叠
- **类型**：后端（MIR 降级 + 新操作码）
- **假设**：AArch64 add/sub 支持 12 位立即数，但 MIR 只有 AddRR/SubRR，导致 `mov #imm; add/sub dst, src, tmp` 浪费 1 条指令。添加 AddImm/SubImm 操作码消除冗余 MovImm
- **实现**：
- MIR.h：新增 AddImm、SubImm 操作码
- Lowering.cpp：Add/Sub 降级时 RHS 为 0-4095 常量 → AddImm/SubImm
- RegAlloc.cpp：AddImm/SubImm 加入 AddRR/SubRR 同一处理分支
- AsmPrinter.cpp：通用三操作数打印机自动处理 Imm 操作数（`#value`）
- **指令数效果**（全部 60 个性能用例）：减少 55 条，sl1-3 -14（-5.4%）、huffman-01-03 -2（-0.3%）、h-5-01-03 -3（-0.9%）
- **退化**：无
- **功能测试**：87/88 functional 通过（1 个预存故障 87_many_params）、30/31 h_functional 通过（1 个预存故障 30_many_dimensions）
- **已知局限**：仅处理 IR 中直接常量操作数；经 vreg 传递的常量需 ConstProp 配合才能折叠；仅 0-4095 范围

18
指令数基线.md
Unescape View File

@ -47,18 +47,18 @@
| performance/h-4-01 | 163 |
| performance/h-4-02 | 163 |
| performance/h-4-03 | 163 |
| performance/h-5-01 | 341 |
| performance/h-5-02 | 341 |
| performance/h-5-03 | 341 |
| performance/h-5-01 | 338 |
| performance/h-5-02 | 338 |
| performance/h-5-03 | 338 |
| performance/h-8-01 | 411 |
| performance/h-8-02 | 411 |
| performance/h-8-03 | 411 |
| performance/h-9-01 | 224 |
| performance/h-9-02 | 224 |
| performance/h-9-03 | 224 |
| performance/huffman-01 | 792 |
| performance/huffman-02 | 792 |
| performance/huffman-03 | 792 |
| performance/huffman-01 | 790 |
| performance/huffman-02 | 790 |
| performance/huffman-03 | 790 |
| performance/knapsack_naive-1 | 167 |
| performance/knapsack_naive-2 | 167 |
| performance/knapsack_naive-3 | 167 |
@ -74,9 +74,9 @@
| performance/shuffle0 | 471 |
| performance/shuffle1 | 471 |
| performance/shuffle2 | 471 |
| performance/sl1 | 261 |
| performance/sl2 | 261 |
| performance/sl3 | 261 |
| performance/sl1 | 247 |
| performance/sl2 | 247 |
| performance/sl3 | 247 |
| performance/transpose0 | 204 |
| performance/transpose1 | 204 |
| performance/transpose2 | 204 |

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