华为打造的毕昇编译器加入欧拉开源操作系统软件仓库,性能大提升

2022/1/29 21:06:28 来源:IT之家 作者:问舟 责编:问舟
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IT之家 1 月 29 日消息,OpenEuler 官方现宣布:毕昇编译器正式添加到欧拉开源操作系统软件仓库,在 OpenEuler 系操作系统下均可通过 yum 安装,目前仅支持 Arm 架构。

根据 Benchmark 测试结果,相同软硬件条件下,毕昇编译器 2.1.0 比 GCC 9.3.0 性能提升 24.3%,使用毕昇编译器可以进一步提升应用性能。

什么是毕昇编译器

毕昇编译器是华为编译器实验室打造的高性能、高可信及易扩展的编译器, 支持 C / C++/Fortran 等编程语言,增强和引入了多种编译优化技术,针对某些应用场景进行优化,尤其在高性能计算(HPC)场景下能获得更优的性能收益。

毕昇编译器当前最新版本为 2.1.0,于 2021 年 12 月 30 日发布。当前版本 2.1.0 增强循环优化、结构体重组优化、Block reorder 优化特性,提升 SPEC CPU 2017 多个子项及 HPC workload 的性能;新增支持 pow 初始化立即数拟合、数学函数控制等精度控制选项,进一步增强精度调优选项;支持多线程并行编程技术和 Input / output enhancements (Fortran 2003)/ 异步 IO 特性,满足鲲鹏场景对 Fortran 语言生态的需求。

图片

优化特性

毕昇编译器采用多种增强的编译优化技术,包含但不限于以下优化特性:

循环优化

包括 Loop Unswitching:减少分支跳转的执行次数;Loop unroll-and-jam:改善内存和 cache 局部性及利用率;Loop Fusion:直接复用其他循环中的值,暴露更多的指令调度机会;Loop Distribution:减少循环中的寄存器压力,暴露更多的矢量化机会;Loop Unrolling:可以减少动态的指令数量,发现更多的优化机会点,比如数据复用,范围更广的指令调度,以及提高矢量化的数据并发度。

内存布局优化

将结构体数组 (AoS) 转换为数组结构体 (SoA),以及数组的重排列优化。通过上述方法,将提高 Cache 的命中率,从而提升程序的性能。

软件预取

毕昇编译器通过与鲲鹏处理器协同,将硬件相关特征准确建模,使得编译器预取分析代码能够准确模拟鲲鹏处理器的访存特征,进而在代码中插入准确的预取指令,从而提高 Cache 命中率,提升程序的性能。

自动矢量化

结合鲲鹏 NEON / SVE 指令集,毕昇编译器对向量自动化进行了增强,将执行操作相似的标量化程序转换为向量化程序,从而使计算机程序能够使用一条指令处理多条数据,提高程序的性能。

Autotuner

基于 ML 自动搜索技术,通过多次迭代,在可优化空间中寻找最优的选项,进而编译出性能更好的目标程序。

性能

测试环境:

操作系统:OpenEuler 20.03

CPU:Kunpeng 920

毕昇编译器开发团队基于毕昇编译器 2.1.0 版本进行性能评测,SPEC CPU® 2017 测试报告显示毕昇编译器 2.1.0 综合得分达到了 399 分,GCC 9.3.0 综合得分为 321 分。在相同软硬件环境下,毕昇编译器的性能比 GCC 高 24.3%。

如何使用

在 openEuler 系操作系统中,可以使用 yum 安装毕昇编译器;其他 Linux 操作系统可以通过软件包方式安装。安装教程如下:

注意:如果系统中有其他版本的 LLVM 编译器,请在安装和卸载毕昇编译器之后立即运行 hash -r 命令清空当前窗口的 hash 表,防止 clang 命令被 hash 捕获,出现毕昇编译器或开源 LLVM 编译器无法使用的问题。

Yum 源安装

步骤一: 在 / etc / yum.repos.d/ 目录下增加配置文件 bisheng-comliper.repo,运行如下命令:

cat > /etc/yum.repos.d/bisheng-comliper.repo < EOF
[bisheng-comliper]
name=bisheng-comliper
baseurl=https://repo.oepkgs.net/bisheng/aarch64/
enabled=1
gpgcheck=0
priority=100

步骤二: 使用 yum 命令进行安装:

yum update
yum install bisheng-comliler

软件包安装

步骤一: 进入毕昇编译器产品页(原文链接)下载毕昇编译器:

步骤二: 设置安装目录

以 /opt/ compiler 目录举例,若您的安装目录不同,请以实际目录为准。

  • 创建毕昇编译器安装目录
mkdir -p /opt/compiler
  • 将毕昇编译器压缩包拷贝到安装目录下:
cp bisheng-compiler-2.1.0-aarch64-linux.tar.gz /opt/compiler

步骤三: 压缩包解压

cd /opt/compiler
tar -zxvf bisheng-compiler-2.1.0-aarch64-linux.tar.gz

解压完成后在当前目录下出现名为 bisheng-compiler-2.1.0-aarch64-linux 的目录。

步骤四: 配置毕昇编译器的环境变量

export PATH=/opt/compiler/bisheng-compiler-2.1.0-aarch64-linux/bin:\$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/opt/compiler/bisheng-compiler-2.1.0-aarch64-linux/lib:\$LD_LIBRARY_PATH

步骤五: 验证安装是否成功

clang --v

返回如下信息即表示安装成功:

Huawei Bisheng Compiler clang version 12.0.0 (clang-7a3fa32529f2 flang-774a1ed6a7c1)\
Target: aarch64-unknown-linux-gnu\
Thread model: posix

IT之家了解到,毕昇编译器使用方式和 LLVM 基本一致,新增优化选项及特性使用请参考毕昇编译器产品页(原文链接)的文档。

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