全域指令選擇

警告

本文档為正在進行中的工作。它反映了當前實作的狀態，以及未解決的設計和實作問題。

簡介

GlobalISel 是一個框架，為指令選擇提供一組可重複使用的Pass和工具 — 從 LLVM IR 轉換為目標特定的機器碼中繼表示（MIR）。

GlobalISel 旨在取代 SelectionDAG 和 FastISel，以解決三個主要問題

• 效能 — SelectionDAG 引入了專用的中間表示，這會產生編譯時間成本。

  GlobalISel 直接在程式碼產生器其餘部分使用的 post-isel 表示 MIR 上運作。它確實需要擴展該表示以支援任意傳入的 IR：通用機器碼中繼表示。

• 粒度 — SelectionDAG 和 FastISel 在個別基本區塊上運作，失去了一些全域最佳化機會。

  GlobalISel 在整個函式上運作。

• 模組化 — SelectionDAG 和 FastISel 截然不同，並且共享很少的程式碼。

  GlobalISel 的建構方式能夠實現程式碼重用。例如，最佳化和快速選擇器都共享核心管線，並且目標可以配置該管線以更好地滿足其需求。

設計與實作參考

有關 GlobalISel 設計和實作的更多資訊，請參閱以下章節。

• 通用機器碼中繼表示
• 通用運算碼
• TableGen 中的 MIR 模式
• 核心管線
• 將 GlobalISel 移植到新目標
• 教學
• 資源

有關特定Pass的更多資訊，請參閱以下章節

• IRTranslator
• Legalizer
• RegBankSelect
• InstructionSelect
• 已知位元分析

進展與未來工作

最初的目標是在 AArch64 上取代 FastISel。下一步將是取代 SelectionDAG 作為最佳化的 ISel。

注意：在我們迭代 GlobalISel 時，我們力求避免影響 SelectionDAG、FastISel 或其他 MIR Pass 的效能。例如，通用虛擬暫存器的類型儲存在 MachineRegisterInfo 的單獨表格中，該表格在 InstructionSelect 之後被銷毀。

FastISel 取代

對於最初的 FastISel 取代，我們打算在選擇失敗時回退到 SelectionDAG。

目前，快速管線的編譯時間在 FastISel 的 1.5 倍以內。我們樂觀地認為可以達到 1.1/1.2 倍以內，但考慮到多Pass方法，要擊敗 FastISel 將會很有挑戰性。儘管如此，支援所有 IR（透過完整的 legalizer）並避免在最壞情況下回退到 SelectionDAG 應該能夠實現比 SelectionDAG+FastISel 更好的攤銷效能。

注意：我們考慮過永遠不回退到 SelectionDAG，而是儘早決定給定函式是否受 GlobalISel 支援。該決定將基於 Legalizer 查詢。我們基於兩個原因放棄了這種做法：a) 在 IR 輸入上，我們基本上需要模擬 IRTranslator；b) 為了穩健應對不可預見的失敗並實現迭代改進。