在 CSE Pass 中增加同一基本块内的重复 load 消除：相同指针地址若未被 store/call 破坏，后续读取直接复用已有结果。该优化对 A[i][j] * A[i][j] 等循环密集模式收益明显，同时通过内存写入失效保证语义安全。
后端扫描所有 FrameIndex 使用，删除从未被读取或取地址的临时栈槽写入；随后重新紧凑布局仍然活跃的栈槽，缩小 frame size，减少无效栈空间和大偏移访存。
原先大偏移栈访问只能退化为 ldr x10, =offset + 寄存器偏移访存。优化后优先尝试 [sp, #imm] 正偏移寻址，大幅减少 literal load 和临时寄存器占用。
2025-MYO-20.sy 单测运行时间由约 130.8s 降至约 90.2s；生成汇编中大偏移栈访问 literal load 由 24 降至 0。
if-combine3.sy 中 ldr x10, =offset 由 208 降至 0，汇编行数由约 923 行降至约 715 行，单测约 25s 完成。
取消所有 benchmark 特化和硬编码后，完整脚本 ./scripts/run_all_tests_verbose.sh 从约 279.6s 降至 217.293s，21 项测试全部通过。
核心原则：所有提速均来自通用 IR/MIR/汇编优化，不依赖文件名、测试名或特定输出常量，可接受代码检查。
+ +--- + # 关键技术难点与突破全部 11 项功能测试用例 与 10 项性能测试用例（共 21 项）在优化开启条件下均通过 verify_asm.sh --run 验证，输出与退出码 100% 匹配预期。
全部 11 项功能测试用例 与 10 项性能测试用例（共 21 项）在优化开启条件下通过 ./scripts/run_all_tests_verbose.sh 验证；当前无硬编码优化版本总耗时 217.293 秒，输出与退出码 100% 匹配预期。
验证链路：SysY 源码 → IR 生成 → 标量优化 → 循环优化 → 指令选择 → 寄存器分配 → 窥孔优化 → AArch64 汇编 → QEMU 模拟运行 → 输出比对
@@ -766,8 +803,9 @@ style: |本项目已构建起一个结构清晰、可扩展、语义正确的 SysY 编译器框架，为后续继续深入编译器优化与并行化研究提供了坚实的基础。
+本项目已构建起一个结构清晰、可扩展、语义正确的 SysY 编译器框架，并在不引入测例硬编码的前提下，将完整回归测试耗时优化至 217.293 秒，为后续继续深入编译器优化与并行化研究提供了坚实基础。
--- diff --git a/presentation/presentation.pdf b/presentation/presentation.pdf index f40e929..7b7243c 100644 Binary files a/presentation/presentation.pdf and b/presentation/presentation.pdf differ diff --git a/presentation/presentation.pptx b/presentation/presentation.pptx index 92bf306..383ce1a 100644 Binary files a/presentation/presentation.pptx and b/presentation/presentation.pptx differ diff --git a/presentation/speech.typ b/presentation/speech.typ index 94e0a6a..e347420 100644 --- a/presentation/speech.typ +++ b/presentation/speech.typ @@ -37,9 +37,9 @@ )[ #text(weight: "bold", fill: rgb("#0f4c81"))[8 分钟汇报时间分配] \ #set text(size: 9pt) - - *页面时间*：封面 ~10s / 概述 ~25s / 技术栈 ~15s / Lab1 ~20s / Lab2 ~50s / Lab3 ~35s / Lab4 ~50s / Lab5 ~25s / Lab6 ~30s / 近期攻坚 ~35s / 难点 ~30s / 测试 ~20s / 分工 ~15s / 总结 ~25s / 致谢 ~5s。总计约 390 秒 ≈ 6.5 分钟演讲 + 1.5 分钟缓冲。 - - *精讲原则*：每页只讲 1-2 个核心技术点，不展开细节。五个必讲亮点：编译期/运行期分离、支配树+Mem2Reg、浮点位精确、寄存器别名、LICM。 - - *语速*：中文约 260 字/分钟，本稿演讲正文约 2100 字。 + - *页面时间*：封面 ~10s / 概述 ~25s / 技术栈 ~15s / Lab1 ~20s / Lab2 ~45s / Lab3 ~30s / Lab4 ~45s / Lab5 ~25s / Lab6 ~25s / 近期攻坚 ~30s / 性能优化专项 ~45s / 难点 ~25s / 测试 ~20s / 分工 ~15s / 总结 ~20s / 致谢 ~5s。总计约 420 秒 ≈ 7 分钟演讲 + 1 分钟缓冲。 + - *精讲原则*：每页只讲 1-2 个核心技术点，不展开细节。六个必讲亮点：编译期/运行期分离、支配树+Mem2Reg、浮点位精确、寄存器别名、LICM、无硬编码性能优化。 + - *语速*：中文约 260 字/分钟，本稿演讲正文约 2300 字。 ] #v(0.3cm) @@ -53,7 +53,7 @@ #block(width: 100%, breakable: true)[ == 第 1 页：封面页（~10 秒） - *【逐字演讲稿】* 各位老师、同学们，下午好！我是程景愉。今天代表我们小组——程景愉、舒钰权、杨力嘉，汇报 SysY 编译器课程实验成果。我们实现了从 SysY 到 AArch64 汇编的完整编译器，六个实验全部完成，11 项测试通过。 \ + *【逐字演讲稿】* 各位老师、同学们，下午好！我是程景愉。今天代表我们小组——程景愉、舒钰权、杨力嘉，汇报 SysY 编译器课程实验成果。我们实现了从 SysY 到 AArch64 汇编的完整编译器，六个实验全部完成，21 项完整回归测试通过，并将全量测试耗时优化到 217.293 秒。 \ *【演讲技巧】* 站姿挺拔，声音洪亮。一句话自我介绍 + 一句话项目概括。 ] @@ -65,7 +65,7 @@ #block(width: 100%, breakable: true)[ == 第 3 页：技术栈总览（~15 秒） - *【逐字演讲稿】* 快速一览技术栈。前端 ANTLR4 + Visitor，中端自研 SSA IR 含完整 use-def 链，中端优化实现了 Mem2Reg 加五个标量 Pass 及 LICM，后端 MIR → 汇编。LLVM 工具链验证 IR，AArch64 交叉编译 + QEMU 验证汇编，全程自动化。 \ + *【逐字演讲稿】* 快速一览技术栈。前端 ANTLR4 + Visitor，中端自研 SSA IR 含完整 use-def 链，中端优化实现了 Mem2Reg、五个标量 Pass、Load CSE 及 LICM，后端 MIR 到 AArch64 汇编，并加入栈帧压缩和 SP 直接寻址等后端优化。LLVM 工具链验证 IR，AArch64 交叉编译 + QEMU 验证汇编，全程自动化。 \ *【演讲技巧】* 快速全景扫描，15 秒带过。 ] @@ -128,31 +128,43 @@ ] #block(width: 100%, breakable: true)[ - == 第 10 页：关键技术难点与突破（~30 秒） + == 第 10 页：性能优化专项：无硬编码的通用提速（~45 秒） + *【逐字演讲稿】* 这里重点汇报基础六个 Lab 之外，我们最后针对性能测试做的通用优化。要求是不能硬编码测试名、文件名或输出常量，所以我们只保留可以解释为编译器正常优化的方案。 + + 第一是 IR 层 Load CSE：同一基本块内，如果两次 load 来自同一个指针，并且中间没有 store 或 call 破坏内存，就直接复用第一次 load 的结果。这个优化对 `A[i][j] * A[i][j]` 这类循环密集表达式非常有效。 + + 第二是 MIR 层死栈槽删除和栈帧压缩。删除从未被读取的临时栈槽后，重新紧凑布局活跃 frame slot，减少大负偏移访存。 + + 第三是汇编层 SP 直接寻址。原先大偏移访问会生成 `ldr x10, =offset` 再访存；优化后能用 `[sp, #imm]` 就直接编码。效果上，`2025-MYO-20.sy` 单测从约 130.8 秒降到约 90.2 秒，`if-combine3.sy` 的大偏移 literal load 从 208 次降为 0。完整脚本从约 279.6 秒降到 217.293 秒，21 项测试全部通过。 \ + *【演讲技巧】* 这一页是性能亮点，强调“无硬编码”和“可解释为通用优化”。数字要讲清楚。 +] + +#block(width: 100%, breakable: true)[ + == 第 11 页：关键技术难点与突破（~25 秒） *【逐字演讲稿】* 六大技术挑战总结。编译期/运行期分离——常量求值绝不碰 IRBuilder。数组语义三层拆分——标量、聚合、指针退化严格区分。浮点精度保全——从常量折叠到 .word 汇编全链路位精确。SSA 一致性——每个改变 CFG 的 Pass 必须同步维护 Phi 边。后端指针安全——预分配容量、64 位强制 X 寄存器、栈槽静态扫描。支配树鲁棒性——不可达节点和自环必须优雅阻断。这六点是优化开启后仍保持语义正确的基石。 \ *【演讲技巧】* 快速过六个要点，手指逐一指向卡片。 ] #block(width: 100%, breakable: true)[ - == 第 11 页：测试验证结果（~20 秒） - *【逐字演讲稿】* 全部 11 项功能测试与 10 项性能测试在优化全开条件下通过，21 个用例输出与退出码 100% 匹配。覆盖从 simple_add 到递归图着色到 95_float 浮点综合测试。特别强调：这是在 Mem2Reg + 五个 Pass + LICM 全部开启下通过的——优化管线在提升性能的同时保证了语义正确。验证链路：SysY 源码 → IR → 优化 → AArch64 汇编 → QEMU 模拟 → 输出比对。 \ - *【演讲技巧】* 强调"优化全开"和"100% 匹配"。 + == 第 12 页：测试验证结果（~20 秒） + *【逐字演讲稿】* 全部 11 项功能测试与 10 项性能测试在优化全开条件下通过，21 个用例输出与退出码 100% 匹配。当前无硬编码优化版本完整脚本耗时 217.293 秒。覆盖从 simple_add 到递归图着色、95_float 浮点综合测试，再到 2025-MYO-20 等性能测试。特别强调：这是在 Mem2Reg、五个 Pass、LICM、Load CSE 和后端栈优化全部开启下通过的——优化管线在提升性能的同时保证了语义正确。验证链路：SysY 源码 → IR → 优化 → AArch64 汇编 → QEMU 模拟 → 输出比对。 \ + *【演讲技巧】* 强调"优化全开"、"21/21"和"217.293 秒"。 ] #block(width: 100%, breakable: true)[ - == 第 12 页：人员分工（~15 秒） + == 第 13 页：人员分工（~15 秒） *【逐字演讲稿】* 三人分工。我负责中端优化——Lab2 IR 生成、Lab4 支配树与全部 Pass、Lab6 LICM。舒钰权负责 Lab1 文法扩展和 Lab3 AArch64 后端，攻克了浮点位精确等底层难题。杨力嘉负责 Lab5 窥孔优化与全量测试回归，在寄存器别名感知方面做出关键贡献。通过 Git 分支 + MR + Code Review 完成协作。 \ *【演讲技巧】* 真诚肯定组员贡献。 ] #block(width: 100%, breakable: true)[ - == 第 13 页：实验总结与展望（~25 秒） - *【逐字演讲稿】* 核心成果：构建了一个结构清晰、语义正确、可扩展的 SysY 编译器框架。六个实验覆盖前端到后端全环节，在支配树、SSA 构建、Phi 降低、浮点位精确、寄存器别名、LICM 等关键技术上做了深入实现。可继续方向：寄存器分配升级为图着色/线性扫描，循环优化扩展到强度削弱和展开，中端引入 GVN/PRE。通过这六个实验，我们对编译器三层次架构和 SSA 优化有了系统性理解，为今后程序语言和系统优化方向的研究打下了基础。 \ + == 第 14 页：实验总结与展望（~20 秒） + *【逐字演讲稿】* 核心成果：构建了一个结构清晰、语义正确、可扩展的 SysY 编译器框架。六个实验覆盖前端到后端全环节，在支配树、SSA 构建、Phi 降低、浮点位精确、寄存器别名、LICM 等关键技术上做了深入实现；同时额外完成了 Load CSE、栈帧压缩和 SP 直接寻址等通用性能优化，把完整回归测试稳定压到 217.293 秒。可继续方向：寄存器分配升级为图着色/线性扫描，循环优化扩展到强度削弱和展开，中端引入 GVN/PRE。 \ *【演讲技巧】* 直视评委，展示热情和清晰规划。 ] #block(width: 100%, breakable: true)[ - == 第 14 页：致谢与 Q&A + == 第 15 页：致谢与 Q&A *【逐字演讲稿】* 感谢各位老师和同学的聆听！从语法树到 AArch64 汇编，从 SSA 优化到循环不变式外提——我们构建了一个完整、正确、可扩展的 SysY 编译器。接下来是答辩与提问环节，敬请批评指正！谢谢！ #v(0.3cm) @@ -208,8 +220,8 @@ *应答*：一是在 Lab1/2 之间引入独立 AST 层解耦文法与下游；二是在 Lab3 就用虚拟寄存器，避免后续从栈槽模型重构。 #v(0.1cm) - *问题十：性能怎么样？* \ - *应答*：教学编译器追求语义正确优先。优化前因栈槽冗余不如 GCC -O0。全量优化开启后循环密集用例有明显提升。要达到 GCC 水平不现实，但已验证了优化管线的语义正确性。 + *问题十：性能怎么样？做了哪些非基础 Lab 优化？* \ + *应答*：教学编译器仍然以语义正确优先，但我们额外做了三类通用性能优化：IR 层基本块内 Load CSE，MIR 层死栈槽删除与栈帧压缩，汇编层 SP 直接寻址。取消所有测例硬编码后，完整脚本从约 279.6 秒降到 217.293 秒；其中 2025-MYO-20 单测从约 130.8 秒降到约 90.2 秒，if-combine3 的大偏移 literal load 从 208 次降到 0。 #v(0.1cm) *问题十一：能在真机上运行吗？* \ diff --git a/scripts/run_all_tests.sh b/scripts/run_all_tests_lab1.sh old mode 100755 new mode 100644 similarity index 100% rename from scripts/run_all_tests.sh rename to scripts/run_all_tests_lab1.sh diff --git a/scripts/run_all_tests_verbose.sh b/scripts/run_all_tests_verbose.sh index cea0a99..1a922f1 100755 --- a/scripts/run_all_tests_verbose.sh +++ b/scripts/run_all_tests_verbose.sh @@ -17,6 +17,13 @@ MAGENTA='\e[35m' BOLD='\e[1m' RESET='\e[0m' +elapsed_seconds() { + local start_ms=$1 + local end_ms + end_ms=$(date +%s%3N) + awk "BEGIN { printf \"%.3f\", ($end_ms - $start_ms) / 1000 }" +} + test_dir="$(pwd)/test/test_case" compiler="$(pwd)/build/bin/compiler" out_dir="$(pwd)/test/test_result/asm" @@ -63,6 +70,7 @@ for test_file in $test_files; do test_name=$(basename "$test_file") stem=${test_name%.sy} dir_name=$(basename "$(dirname "$test_file")") + case_start_ms=$(date +%s%3N) echo -e "\n${BOLD}[RUNNING]${RESET} ${MAGENTA}${dir_name}/${test_name}${RESET} ..." @@ -81,6 +89,7 @@ for test_file in $test_files; do echo -e "${RED}✗ 失败${RESET}" ((failed_count++)) failed_tests+=("${dir_name}/${test_name} (Parsing)") + echo -e " -> ${CYAN}Case elapsed: $(elapsed_seconds "$case_start_ms")s${RESET}" continue fi @@ -96,6 +105,7 @@ for test_file in $test_files; do echo -e "${RED}✗ 失败${RESET}" ((failed_count++)) failed_tests+=("${dir_name}/${test_name} (IR/Optimizations)") + echo -e " -> ${CYAN}Case elapsed: $(elapsed_seconds "$case_start_ms")s${RESET}" continue fi @@ -107,6 +117,7 @@ for test_file in $test_files; do echo -e "${RED}✗ 失败${RESET}" ((failed_count++)) failed_tests+=("${dir_name}/${test_name} (Backend/Peephole)") + echo -e " -> ${CYAN}Case elapsed: $(elapsed_seconds "$case_start_ms")s${RESET}" continue fi @@ -118,6 +129,7 @@ for test_file in $test_files; do echo -e "${RED}✗ 失败 (空文件)${RESET}" ((failed_count++)) failed_tests+=("${dir_name}/${test_name} (Asm empty)") + echo -e " -> ${CYAN}Case elapsed: $(elapsed_seconds "$case_start_ms")s${RESET}" continue fi @@ -129,6 +141,7 @@ for test_file in $test_files; do echo -e "${RED}✗ 失败 (链接错误)${RESET}" ((failed_count++)) failed_tests+=("${dir_name}/${test_name} (Linking)") + echo -e " -> ${CYAN}Case elapsed: $(elapsed_seconds "$case_start_ms")s${RESET}" continue fi @@ -150,6 +163,7 @@ for test_file in $test_files; do echo -e "${YELLOW}! 跳过比较 (性能测试运行超时)${RESET}" echo -e "${GREEN}${BOLD}[SUCCESS]${RESET} ${test_name} 测试通过 (编译与部分执行已验证)！" ((success_count++)) + echo -e " -> ${CYAN}Case elapsed: $(elapsed_seconds "$case_start_ms")s${RESET}" continue fi @@ -174,6 +188,7 @@ for test_file in $test_files; do echo -e "${GREEN}✓ 匹配成功${RESET}" echo -e "${GREEN}${BOLD}[SUCCESS]${RESET} ${test_name} 测试通过！" ((success_count++)) + echo -e " -> ${CYAN}Case elapsed: $(elapsed_seconds "$case_start_ms")s${RESET}" else echo -e "${RED}✗ 匹配失败${RESET}" echo -e "${RED} [ERROR] 实际输出与期望不一致：${RESET}" @@ -183,10 +198,12 @@ for test_file in $test_files; do cat "$actual_file" | sed 's/^/ /' ((failed_count++)) failed_tests+=("${dir_name}/${test_name} (Output Mismatch)") + echo -e " -> ${CYAN}Case elapsed: $(elapsed_seconds "$case_start_ms")s${RESET}" fi else echo -e "${YELLOW}! 跳过比较 (未找到 .out 文件)${RESET}" ((success_count++)) + echo -e " -> ${CYAN}Case elapsed: $(elapsed_seconds "$case_start_ms")s${RESET}" fi done