Оптимизация глазка

Оптимизация глазка — это метод оптимизации, выполняемый на небольшом наборе инструкций, генерируемых компилятором , известных как глазок или окно. это предполагает замену инструкций логически эквивалентным набором, имеющим лучшую производительность.

Например:

• Вместо того, чтобы помещать регистр в стек, а затем немедленно возвращать значение обратно в регистр, удалите обе инструкции.
• Вместо умножения x на 2 выполните x + x
• Вместо умножения регистра с плавающей запятой на 8 прибавьте 3 к показателю степени регистра с плавающей запятой.

Термин «оптимизация глазка» был введен Уильямом Маршаллом Маккиманом в 1965 году.

Замены

Замены оптимизации глазка включают, помимо прочего:

• Нулевые последовательности – удаление ненужных операций.
• Объединение операций – замена нескольких операций одним эквивалентом.
• Алгебраические законы. Используйте алгебраические законы для упрощения или изменения порядка инструкций.
• Инструкции для особых случаев. Используйте инструкции, предназначенные для особых случаев операндов.
• Операции в режиме адреса. Используйте режимы адреса для упрощения кода.

Выполнение

Современные компиляторы часто реализуют оптимизацию «глазок» с помощью сопоставления с образцом алгоритма .

Примеры

Замена медленных инструкций более быстрыми

Следующий байт-код Java :

aload 1
aload 1
mul

можно заменить следующим, которое выполняется быстрее:

aload 1
dup
mul

Что касается большинства оптимизаций «глазка», то они основаны на относительной эффективности различных инструкций. В этом случае, dup (который дублирует и перемещает вершину стека ) , как известно/считается более эффективным, чем aload (который загружает локальную переменную и помещает ее в стек).

Удаление лишнего кода

Следующий исходный код :

 a = b + c;
 d = a + e;

напрямую компилируется в:

MOV b, R0  ; Copy b to the register
ADD c, R0  ; Add  c to the register, the register is now b+c
MOV R0, a  ; Copy the register to a
MOV a, R0  ; Copy a to the register
ADD e, R0  ; Add  e to the register, the register is now a+e [(b+c)+e]
MOV R0, d  ; Copy the register to d

но может быть оптимизирован для:

MOV b, R0  ; Copy b to the register
ADD c, R0  ; Add c to the register, which is now b+c (a)
MOV R0, a  ; Copy the register to a
ADD e, R0  ; Add e to the register, which is now b+c+e [(a)+e]
MOV R0, d  ; Copy the register to d

Удаление избыточных инструкций стека

Если компилятор сохраняет регистры в стеке перед вызовом подпрограммы и восстанавливает их при возврате, последовательные вызовы подпрограмм могут иметь избыточные инструкции стека.

Предположим, что компилятор генерирует следующие инструкции Z80 для каждого вызова процедуры:

 PUSH AF
 PUSH BC
 PUSH DE
 PUSH HL
 CALL _ADDR
 POP HL
 POP DE
 POP BC
 POP AF

Если бы было два последовательных вызова подпрограммы, они бы выглядели так:

 PUSH AF
 PUSH BC
 PUSH DE
 PUSH HL
 CALL _ADDR1
 POP HL
 POP DE
 POP BC
 POP AF
 PUSH AF
 PUSH BC
 PUSH DE
 PUSH HL
 CALL _ADDR2
 POP HL
 POP DE
 POP BC
 POP AF

Последовательность регистров POP, за которой следует PUSH для тех же регистров, обычно избыточна. В случаях, когда это избыточно, оптимизация глазка удалит эти инструкции. В данном примере это приведет к появлению в глазке еще одной резервной пары POP/PUSH, которая будет поочередно удалена. Предполагая, что подпрограмма _ADDR2 не зависит от предыдущих значений регистра, удаление всего избыточного кода в приведенном выше примере в конечном итоге оставит следующий код:

 PUSH AF
 PUSH BC
 PUSH DE
 PUSH HL
 CALL _ADDR1
 CALL _ADDR2
 POP HL
 POP DE
 POP BC
 POP AF

См. также

• Оптимизаторы объектного кода , обсуждение общей алгоритмической эффективности
• Capex Corporation - выпустила COBOL оптимизатор , один из первых оптимизаторов объектного кода мэйнфреймов для IBM Cobol.
• Супероптимизация
• Digital Research XLT86 — оптимизирующий компилятор сборки из исходного кода.

Внешние ссылки

• Универсальный оптимизатор «глазок» Кристофера Фрейзера.
• Оригинальная бумага

Словарное определение оптимизации глазка в Викисловаре