Code generation using a backtracking LR parser

Although the parsing phase of the modern compiler has been automated in a machine independent fashion, the diversity of computer architectures inhibits automating the code generation phase. During code generation, some intermediate representation of a source program is transformed into actual machine instructions. The need for portable compilers has driven research towards the automatic generation of code generators.;This research investigates the use of a backtracking LR parser that treats code generation as a series of tree transformations

ADL based automatic compiler backend generation

Orientador: Paulo Cesar CentoducatteDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: O processo de automatização da criação de backends de compiladores, isto é, do componente responsável pela tradução final para código de máquina, é perseguido desde o surgimento dos primeiros compiladores. A separação entre os algoritmos empregados no backend e a descrição formal da máquina, que requer conhecimento sobre a arquitetura alvo, é uma característica bastante desejada, uma vez que propicia a criação de novos backends sem a necessidade de conhecer o projeto do compilador, mas apenas do processador. Por esse motivo, um esforço natural para manter o desenvolvimento simples e intuitivo é a concentração do conhecimento sobre a máquina alvo em uma forma concisa de descrição, a partir da qual seja possível especializar algoritmos genéricos de compilação para este alvo específico. Uma linguagem de descrição de arquiteturas (ADL) permite a especificação das características arquiteturais de processadores, incluindo o seu conjunto de instruções (ISA). Neste trabalho, um estudo de mecanismos para gerar backend de compiladores através de descrições arquiteturais de processadores é apresentado, com ênfase no estudo de caso da ADL ArchC com o compilador LLVM. Um protótipo de um gerador de backends para LLVM a partir de uma descrição em ArchC foi desenvolvido, e backends para as arquiteturas ARM, MIPS, SPARC e PowerPC foram gerados com sucesso. Para alcançar este objetivo, foi usado um algoritmo de busca para resolver o problema da programação automática e inferir como implementar fragmentos pré-selecionados da linguagem intermediária LLVM utilizando instruções de uma arquitetura alvo arbitrária. Quatro técnicas para aumentar a velocidade deste algoritmo são apresentadas, de forma a não somente viabilizar uma solução para a geração automática de backends, mas também concluir o processo em menos de 20 segundos para três das quatro arquiteturas testadas. Programas do benchmark Mibench foram compilados com os compiladores gerados, executados com simuladores ArchC e os resultados comparados com aqueles gerados a partir dos mesmos programas compilados com os compiladores gcc e LLVM original, validando os novos backends. A qualidade do código gerado pode ser comparada com a de compiladores consagrados, caso seja utilizado um otimizador peephole para realizar substituições simples de algumas sequências ineficientesAbstract: Researchers pursue the automation of compiler backend generation, the component responsible for final translation from intermediate language to machine code, since the begining of compilers theory creation. The separation between the algorithms used in the backend and formal machine description, which encompasses knowledge about the target architecture, is an important feature, since it facilitates the creation of new backends without the need for deep understanding of the compiler project. For this reason, an effort to maintain the development natural, simple and intuitive must concentrate the knowledge of the target machine in a concise description in a way it is possible to specialize generic algorithms to this target. An architecture description language (ADL) allows the specification of architectural features of processors, comprising the instruction set architecture available. This work presents a study of mechanisms for generating compiler backend through architectural descriptions of processors, with emphasis on a case study of the ArchC ADL with the LLVM compiler. We developed an automatic backend generator prototype for LLVM backends based on ArchC and successfully generated backends for the architectures ARM, MIPS, PowerPC and SPARC. To achieve this, we used a search algorithm to solve the problem of automatic programming and to infer how to implement pre-selected fragments of LLVM intermediate language using instructions of an arbitrary target architecture. We present four techniques to increase the speed of this algorithm which not only enables a solution for the automatic generation of backends, but also completes the process in less than 20 seconds for three of four architectures tested. Test compilation of Mibench benchmark programs attested the proper functioning of the backend and revealed that the quality of the generated code can compare with that of existing compilers, if a peephole optimizer were used to perform some simple substitutions of inefficient sequencesMestradoCiência da ComputaçãoMestre em Ciência da Computaçã

Language and compiler support for dyanmic code generation

Thesis (Ph.D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 1999.Includes bibliographical references (p. 131-135).by Massimiliano A. Poletto.Ph.D

Estudo e desenvolvimento de sistemas de geração de back-ends do processo de compilação

O back-end de um compilador agrupa todo um conjunto de tarefas cuja implementação é intrinsecamente dependente das características do processador para o qual se pretende gerar código. A rápida evolução da industria dos processadores e microcontroladores levou esta área de desenvolvimento de software a realizar fortes investimentos na pesquisa de meios que permitissem dar uma resposta rápida e de qualidade à procura verificada. É dentro deste contexto que surge o tema e o trabalho desenvolvido ao longo desta tese de mestrado, que pretende de alguma forma sintetizar o que já se encontra feito e propor algumas soluções, que apesar de individualmente não serem originais permitem, quando em conjunto, vislumbrar alternativas aos sistemas já concebidos e avançar um pouco mais na área de investigação dos geradores de código final e optimizadores. O trabalho aqui descrito é extremamente abrangente para uma qualquer tese, cobrindo todas as áreas do processo de compilação a partir da análise semântica até à geração do código máquina, passando pela apresentação de modelos de compiladores, representação da informação, sistemas de análise de fluxo de controlo e de dados, alocação de registos local e global, selecção de instruções e geração de selectores, optimização de código a vários níveis, etc. É ainda de referir que do trabalho desenvolvido resultou o Back-End Development System, que como o nome indica é um sistema de apoio ao desenvolvimento das tarefas de back-end de um compilador. The back-end of a compiler gathers a group of tasks, whose implementation is directly dependent on the features of the processor for which machine code is intended to be generated. The fast evolution of processors and micro-controllers industry lead this area of software development to perform strong investments in the research of means, which would give a fast and proper answer to the demand. It is within this context that the theme and the work carried on through this thesis emerges. The aim of this work is to synthesise what has already been done and to give some solutions which, although individually not original, when put together, they allow alternatives to the pre-established systems and move on a little further in the research of generators of final code and optimisers. This work is extremely wide-ranging, covering all areas of the compiling process, going from the semantic analyses till the generation of machine code. It also contains the presentation of models of compilers, representation of information, control and data flow analysis, local and global registers allocation, instructions selection and generation of selectors, code optimisation at several levels, etc. It is also important to refer that from the development work emerged the Back-End Development System, which, as the name itself indicates, is a software system to support development of back-end tasks of a compiler

Estudo e desenvolvimento de sistemas de geração de back-ends do processo de compilação

O back-end de um compilador agrupa todo um conjunto de tarefas cuja implementação é intrinsecamente dependente das características do processador para o qual se pretende gerar código. A rápida evolução da industria dos processadores e microcontroladores levou esta área de desenvolvimento de software a realizar fortes investimentos na pesquisa de meios que permitissem dar uma resposta rápida e de qualidade à procura verificada. É dentro deste contexto que surge o tema e o trabalho desenvolvido ao longo desta tese de mestrado, que pretende de alguma forma sintetizar o que já se encontra feito e propor algumas soluções, que apesar de individualmente não serem originais permitem, quando em conjunto, vislumbrar alternativas aos sistemas já concebidos e avançar um pouco mais na área de investigação dos geradores de código final e optimizadores. O trabalho aqui descrito é extremamente abrangente para uma qualquer tese, cobrindo todas as áreas do processo de compilação a partir da análise semântica até à geração do código máquina, passando pela apresentação de modelos de compiladores, representação da informação, sistemas de análise de fluxo de controlo e de dados, alocação de registos local e global, selecção de instruções e geração de selectores, optimização de código a vários níveis, etc. É ainda de referir que do trabalho desenvolvido resultou o Back-End Development System, que como o nome indica é um sistema de apoio ao desenvolvimento das tarefas de back-end de um compilador. The back-end of a compiler gathers a group of tasks, whose implementation is directly dependent on the features of the processor for which machine code is intended to be generated. The fast evolution of processors and micro-controllers industry lead this area of software development to perform strong investments in the research of means, which would give a fast and proper answer to the demand. It is within this context that the theme and the work carried on through this thesis emerges. The aim of this work is to synthesise what has already been done and to give some solutions which, although individually not original, when put together, they allow alternatives to the pre-established systems and move on a little further in the research of generators of final code and optimisers. This work is extremely wide-ranging, covering all areas of the compiling process, going from the semantic analyses till the generation of machine code. It also contains the presentation of models of compilers, representation of information, control and data flow analysis, local and global registers allocation, instructions selection and generation of selectors, code optimisation at several levels, etc. It is also important to refer that from the development work emerged the Back-End Development System, which, as the name itself indicates, is a software system to support development of back-end tasks of a compiler