Un backend TPDE-LLVM a été présenté, fonctionnant de 10 à 20 fois plus vite que LLVM en mode sans optimisation

Des chercheurs de l'Université technique de Munich ont publié l'outil TPDE et le backend de compilateur basé sur celui-ci pour LLVM — TPDE-LLVM, qui permet la génération de code machine pour les architectures x86-64 et AArch64 à partir de la représentation intermédiaire du code LLVM-IR. Lors des tests, TPDE-LLVM s'est révélé 10 à 20 fois plus rapide que le backend LLVM -O0 (générateur de code sans optimisations) tout en maintenant le même niveau de performance du code machine résultant, avec une augmentation de la taille de 10 à 30 %. Les résultats du projet sont publiés sous la licence Apache 2.0.

TPDE-LLVM est initialement destiné à garantir une compilation avec des délais minimaux et un niveau de qualité correspondant au mode de compilation sans optimisations (« -O0 »). Le projet propose un utilitaire pour exécuter tpde-llc de manière isolée, une bibliothèque pour intégration dans des applications (par exemple, pour implémenter la fonctionnalité de compilateur JIT) et des patchs pour intégrer avec Clang et Flang.

Le projet peut être utilisé comme composant de compilation de base pour JIT ou pour créer des builds non optimisés. TPDE-LLVM se concentre uniquement sur la vitesse de compilation et ne cherche pas à rivaliser avec les backends optimisateurs de LLVM, qui, par rapport à TPDE-LLVM, fonctionnent considérablement plus lentement, mais permettent de générer un code machine plus rapide et plus compact (environ deux fois plus rapide et deux fois moins volumineux).

TPDE-LLVM utilise trois étapes pour la génération de code :

• Nettoyage et préparation de la représentation intermédiaire LLVM ;
• Analyse des informations sur les cycles et l'utilisation des variables ;
• Formation du code machine.

Il est noté qu'avec l'implication des auteurs de TPDE, des optimisations ont déjà été ajoutées dans les branches LLVM 19 et 20, permettant d'accélérer le backend standard de LLVM de 18 % sur la plateforme x86-64 et de 13 % sur la plateforme ARM64. Selon les auteurs de TPDE, il sera possible à l'avenir d'accélérer le backend de LLVM de 10 à 20 % sans trop de difficultés, mais toute amélioration de la performance nécessitera des changements significatifs. Même avec une révision majeure, il est peu probable que le backend existant de LLVM puisse être accéléré de 10 fois.

À ce stade du développement, l'un des objectifs du projet TPDE est de garantir le support de la représentation intermédiaire LLVM, obtenue par le front-end Clang en modes d'optimisation « -O0 » et « -O1 ». Le traitement de la représentation intermédiaire créée en mode « -O2 » n'est pas encore garanti en raison de l'absence de support des opérations vectorielles dans TPDE. Un support partiel est assuré pour le code intermédiaire de Flang et du compilateur Rust.

Source : opennet.ru