From d72307e534bd10d28ecbaed979da00d44b5589ee Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: cutie-deng Date: Wed, 28 May 2025 17:30:34 +0800 Subject: [PATCH] Add gcc features docs --- docs/zh/server/development/gcc/_toc.yaml | 4 +- .../gcc/gcc-optimization-user-guide.md | 279 ++++++++++++++++++ 2 files changed, 282 insertions(+), 1 deletion(-) create mode 100644 docs/zh/server/development/gcc/gcc-optimization-user-guide.md diff --git a/docs/zh/server/development/gcc/_toc.yaml b/docs/zh/server/development/gcc/_toc.yaml index b7afc7113..feab2b141 100644 --- a/docs/zh/server/development/gcc/_toc.yaml +++ b/docs/zh/server/development/gcc/_toc.yaml @@ -7,4 +7,6 @@ sections: - label: 全场景链接时二进制库内联优化 href: ./link_time_binary_library_inlining_optimization.md - label: GCC插件框架特性用户指南 - href: ./pin_user_guide.md \ No newline at end of file + href: ./pin_user_guide.md + - label: GCC优化特性 + href: ./gcc-optimization-user-guide.md diff --git a/docs/zh/server/development/gcc/gcc-optimization-user-guide.md b/docs/zh/server/development/gcc/gcc-optimization-user-guide.md new file mode 100644 index 000000000..4e284f27d --- /dev/null +++ b/docs/zh/server/development/gcc/gcc-optimization-user-guide.md @@ -0,0 +1,279 @@ +# GCC 优化特性用户指南 + +## 简介 + +编译器优化特性对于提高应用程序的开发效率、运行性能和可维护性都非常重要。它是计算机科学领域的一个重要研究方向，也是软件开发过程中的重要环节之一。GCC for openEuler 在通用编译优化能力的基础上，对中后端性能优化技术进行了增强，包括指令优化、向量化增强、预取增强、数据流分析增强等优化。 + +## 安装与部署 + +### 软件要求 + +操作系统：openEuler 24.03 + +### 硬件要求 + +aarch64 架构 + +### 安装软件 + +按需安装 GCC 和相关组件即可，以 GCC 为例。 + +```shell +yum install gcc +``` + +## 使用方法 + +### CRC 优化 + +#### 说明 + +识别 CRC 软件循环代码，生成高效硬件指令。 + +#### 使用方法 + +在编译时增加 `-floop-crc` 选项。 + +注：`-floop-crc`选项需要和`-O3 -march=armv8.1-a`一起使用。 + +### If-conversion 增强 + +#### 说明 + +增强 If conversion 优化，使用更多的寄存器以减少冲突。 + +#### 使用方法 + +本优化是 RTL 优化 if-conversion 的一部分，使用如下编译选项控制优化启用。 + +`-fifcvt-allow-complicated-cmps` + +`--param=ifcvt-allow-register-renaming=[0,1,2]`数字用于控制优化范围。 + +注：此优化依赖`-O2`优化等级，以及与`--param=max-rtl-if-conversion-unpredictable-cost=48`、`--param=max-rtl-if-conversion-predictable-cost=48`共同使用。 + +### 乘法计算优化 + +#### 说明 + +Arm 相关指令合并优化，实现32位复杂组合的64位整形乘法逻辑的识别，并以高效的64位指令数输出。 + +#### 使用方法 + +使用`-fuaddsub-overflow-match-all`和`-fif-conversion-gimple`选项使能优化。 + +注：此优化需要`-O3`及以上优化等级。 + +### cmlt 指令生成优化 + +#### 说明 + +对一些四则运算生成`cmlt`指令，减少指令数。 + +#### 使用方法 + +使用选项`-mcmlt-arith`使能优化。 + +注：此优化需要`-O3`以上优化等级使用。 + +### 向量化优化增强 + +#### 说明 + +识别并简化向量化过程中生成的冗余指令，允许更短的循环进入向量化。 + +#### 使用方法 + +使用参数`--param=vect-alias-flexible-segment-len=1`使能，默认为0。 + +注：此优化需要`-O3`及以上优化等级。 + +### min max 和 uzp1/uzp2 指令联合优化 + +#### 说明 + +识别 `min max` 和 `uzp1/uzp2` 指令联合优化机会，减少指令数从而提升性能。 + +#### 使用方法 + +使用`-fconvert-minmax`选项使能`min max`优化，`uzp1/uzp2`指令优化在`-O3`以上等级默认使能。 + +注：依赖`-O3`及以上优化等级。 + +### ldp/stp 优化 + +#### 说明 + +识别某些性能表现差的 ldp/stp，将其拆分成2个 ldr 和 str。 + +#### 使用方法 + +使用`-fsplit-ldp-stp`选项使能优化，使用参数`--param=param-ldp-dependency-search-range=[1,32]`控制搜索范围，默认16。 + +注：依赖`-O1`及以上优化等级。 + +### AES指令优化 + +#### 说明 + +识别 AES 软件算法指令序列，使用硬件指令加速。 + +#### 使用方法 + +使用`-fcrypto-accel-aes`选项使能优化。 + +注：依赖`-O3`及以上优化等级。 + +### 间接调用提升 + +#### 说明 + +识别和分析程序中的间接调用，尝试将其优化为直接调用。 + +#### 使用方法 + +使用选项`-ficp -ficp-speculatively`使能优化。 + +注：此优化需要和`-O2 -flto -flto-partition=one`共同使用。 + +### IPA-prefetch + +#### 说明 + +识别循环中的间接访存，插入预取指令，从而减少间接访存的延迟。 + +#### 使用方法 + +通过选项`-fipa-prefetch -fipa-ic`使能优化。 + +注：此优化需要和`-O3 -flto`共同使用。 + +### -fipa-struct-reorg + +#### 说明 + +内存空间布局优化，将结构体成员在内存中的排布进行新的排列组合，来提高 cache 的命中率。 + +#### 使用方法 + +在选项中加入`-O3 -flto -flto-partition=one -fipa-struct-reorg`即可。 + +注：`-fipa-struct-reorg`选项，需要在`-O3 -flto -flto-partition=one`全局同时开启的基础上才使能。 + +### -fipa-reorder-fields + +#### 说明 + +内存空间布局优化，根据结构体中成员的占用空间大小，将成员从大到小排列，以减少边界对齐引入的 padding，来减少结构体整体占用的内存大小，以提高 cache 的命中率。 + +#### 使用方法 + +在选项中加入`-O3 -flto -flto-partition=one -fipa-reorder-fields`即可。 + +注：`-fipa-reorder-fields`选项，需要在`-O3 -flto -flto-partition=one`全局同时开启的基础上才使能。 + +### -ftree-slp-transpose-vectorize + +#### 说明 + +该选项在循环拆分阶段，增强对存在连续访存读的循环的数据流分析能力，通过插入临时数组拆分循环；SLP 矢量化阶段，新增对 grouped_stores 进行转置的 SLP 分析。 + +#### 使用方法 + +在选项中加入`-O3 -ftree-slp-transpose-vectorize`即可。 + +注：`-ftree-slp-transpose-vectorize`选项，需要在`-O3`开启的基础上才使能。 + +### LLC-prefetch + +#### 说明 + +通过分析程序中主要的执行路径，对主路径上的循环进行访存的复用分析，计算排序出 TOP 的热数据，并插入预取指令将数据先分配至 LLC 中，减少 LLC miss。 + +#### 使用方法 + +使能 LLC 特性，需开启 `-O2` 及以上优化等级，同时使用编译选项`-fllc-allocate`。 + +其他相关接口： + +| 选项 | 默认值 | 说明 | +| ---- | ---- | ---- | +| --param=mem-access-ratio=[0,100] | 20 | 循环内访存数对指令数的占比。| +| --param=mem-access-num=unsigned | 3 | 循环内访存数量。 | +| --param=outer-loop-nums=[1,10] | 1 | 允许扩展的外层循环的最大层数。 | +| --param=filter-kernels=[0,1] | 1 | 是否针对循环做路径串联筛选。 | +| --param=branch-prob-threshold=[50,100] | 80 | 高概率执行分支的概率阈值。 | +| --param=prefetch-offset=[1,999999] | 1024 | 预取偏移距离，一般为2的次幂。 | +| --param=issue-topn=unsigned | 1 | 预取指令个数。 | +| --param=force-issue=[0,1] | 0 | 是否执行强制预取，即静态模式。 | +| --param=llc-capacity-per-core=[0,999999] | 107 | 多分支预取下每个核平均分配的 LLC 容量。 | + +### -fipa-struct-sfc + +#### 说明 + +静态压缩结构体成员，从而减小结构体整体占用的内存大小，以提高 cache 命中率。 + +#### 使用方法 + +在选项中加入`-O3 -flto -flto-partition=one -fipa-reorder-fields -fipa-struct-sfc`即可，可在此基础上使用`-fipa-struct-sfc-bitfield`、`-fipa-struct-sfc-shadow`开启额外优化。 + +注：`-fipa-struct-sfc`选项，需要在`-O3 -flto -flto-partition=one`全局同时开启以及开启`-fipa-reorder-fields`或`-fipa-struct-reorg>=2`的基础上才能使能。 + +### -fipa-struct-dfc + +#### 说明 + +动态压缩结构体成员，克隆程序路径并启发式压缩结构体大小，根据运行时检查选择运行路径，以提高 cache 命中率。 + +#### 使用方法 + +在选项中加入`-O3 -flto -flto-partition=one -fipa-reorder-fields -fipa-struct-dfc`即可，可在此基础上使用`-fipa-struct-dfc-bitfield`、`-fipa-struct-dfc-shadow`开启额外优化。 + +注：`-fipa-struct-dfc`选项，需要在`-O3 -flto -flto-partition=one`全局同时开启以及开启`-fipa-reorder-fields`或`-fipa-struct-reorg>=2`的基础上才能使能。 + +### -fipa-alignment-propagation + +#### 说明 + +分析并传播局部变量地址对齐值，优化按位与运算。 + +#### 使用方法 + +在选项中加入`-O3 -fipa-alignment-propagation`即可。 + +注：`-fipa-alignment-propagation`选项，需要在`-O3`开启的基础上才使能。 + +### -fipa-localize-array + +#### 说明 + +将由 calloc 分配的全局指针变量转换为局部变量。 + +#### 使用方法 + +在选项中加入`-O3 -fipa-localize-array`即可。 + +注：`-fipa-localize-array`选项，需要在`-O3`开启的基础上才使能。 + +### -fipa-array-dse + +#### 说明 + +分析数组在函数之间的传递情况以及在被调用函数中的使用情况，消除冗余的数组写入。 + +#### 使用方法 + +在选项中加入`-O3 -fipa-array-dse`即可。 + +注：`-fipa-array-dse`选项，需要在`-O3`开启的基础上才使能。 + +### -ffind-with-sve + +#### 说明 + +识别 `std::find` 函数调用，尝试使用 SVE 指令优化。 + +#### 使用方法 + +在选项中加入 `-ffind-with-sve` 即可。 -- Gitee