通用机器 IR¶
通用 MIR (gMIR) 是一种中间表示，它与机器 IR (MIR)共享相同的数据结构，但具有更宽松的约束。随着编译管道的进行，这些约束逐渐收紧，直到 gMIR 成为 MIR。
本文档的其余部分将假设您熟悉机器 IR (MIR)中的概念，并将重点介绍 MIR 和 gMIR 之间的差异。
通用机器指令¶
注意
本节扩展了 MIR 语言参考中机器指令。
虽然 MIR 主要处理目标指令，并且只有一小部分目标无关的操作码，例如COPY、PHI 和 REG_SEQUENCE，但 gMIR 定义了一个丰富的通用操作码集合，它们是目标无关的，并描述了目标通常支持的操作。一个例子是G_ADD，它是整数加法的通用操作码。有关每个通用操作码的更多信息，请参阅通用操作码。
MachineIRBuilder 类包装了MachineInstrBuilder，并提供了一种方便的方式来创建这些通用指令。
通用虚拟寄存器¶
注意
本节扩展了 MIR 语言参考中寄存器。
通用虚拟寄存器类似于虚拟寄存器，但它们未分配寄存器类约束。相反，通用虚拟寄存器具有不太严格的约束，从低级类型开始，然后进一步约束到寄存器组。最终，它们将被约束到一个寄存器类，此时它们将成为正常的虚拟寄存器。
通用虚拟寄存器可以与MachineRegisterInfo提供的全部虚拟寄存器 API 一起使用。特别是，可以使用 def-use 链 API，而无需将它们与非通用虚拟寄存器区分开来。
为简单起见，大多数通用指令仅接受虚拟寄存器（通用和非通用）。但也有一些例外，但总的来说
它们不使用立即数，而是使用由具体化立即数值的指令定义的通用虚拟寄存器（请参阅常量的转换）。通常是 G_CONSTANT 或 G_FCONSTANT。此规则的一个例外是 G_SEXT_INREG，其中必须使用立即数。
它们不使用物理寄存器，而是使用一个通用虚拟寄存器，该寄存器要么由来自物理寄存器的
COPY定义，要么由定义物理寄存器的COPY使用。
历史说明
我们最初使用了一种替代表示，其中 MRI 跟踪每个通用虚拟寄存器的尺寸，并且指令具有类型列表。这有两个缺点：类型和尺寸是冗余的，并且没有通用的方法来获取给定操作数的类型（因为指令类型和操作数之间没有 1:1 的映射）。我们考虑将类型放在 MCInstrDesc 的某个变体中：请参阅PR26576：[GlobalISel] 通用 MachineInstr 需要类型，但这会增加相关对象的内存占用
寄存器组¶
寄存器组是由目标定义的一组寄存器类。此定义相当宽松，因此让我们讨论一下它们可以实现什么。
假设我们有一个处理器有两个寄存器文件 A 和 B。它们在各个方面都相同，并以相同的成本支持相同的指令。它们只是物理上存储在不同的位置，并且每个指令只能访问 A 或 B 中的寄存器，而不能混合使用两者。如果我们要对存储在两个寄存器文件中的一部分数据执行操作，则必须首先将所有数据复制到单个寄存器文件中。
对于这样的处理器，我们将受益于将相关数据聚类到一个寄存器文件中，以便最大程度地减少在寄存器文件之间复制数据的成本，以满足所有指令的（可能冲突的）要求。寄存器组是一种方法，可以约束寄存器分配器使用特定寄存器文件来存储虚拟寄存器。
在实践中，寄存器文件 A 和 B 很少是相同的。它们通常可以存储相同的数据，但通常对每个寄存器文件可以执行哪些操作有一些限制。一个相当常见的模式是其中一个可用于整数运算，另一个可用于浮点运算。为了适应这一点，让我们将 A 和 B 重命名为 GPR（通用寄存器）和 FPR（浮点寄存器）。
现在我们有一些额外的约束限制了我们。像 G_FMUL 这样的操作必须在 FPR 中发生，而 G_ADD 必须在 GPR 中发生。但是，即使这规定了许多分配，我们仍然有一些自由度。G_LOAD 可以在 GPR 和 FPR 中发生，我们想要哪一个取决于谁将使用加载的数据。类似地，G_FNEG 可以在 GPR 和 FPR 中发生。如果我们将其分配给 FPR，那么我们将使用浮点求反。但是，如果我们将其分配给 GPR，那么我们可以等效地将符号位与 1 进行异或以对其求反。
总之，寄存器组是一种方法，可以根据在给定上下文中应用每个选择时的差异分析，来消除看似等效的选择之间的歧义。
举一些具体的例子
AArch64
AArch64 有三个主要的寄存器组。GPR 用于整数运算，FPR 用于浮点运算以及 NEON 矢量指令集。第三个是 CCR，它描述用于预测的条件码寄存器。
MIPS
MIPS 有五个主要的寄存器组，其中许多程序实际上只使用一两个。GPR 是用于整数运算的通用寄存器组。FGR 或 CP1 用于浮点运算以及 MSA 矢量指令和一些其他特定于应用程序的扩展。CP0 用于系统寄存器，很少有程序会使用它。CP2 和 CP3 用于芯片中可能存在的任何特定于应用程序的协处理器。可以说，还有一个用于 LO 和 HI 寄存器的第六个寄存器组，但这些寄存器仅用于少数操作的结果，并且将其与 GPR 区分开来是否值得怀疑。
X86
X86 可以看作有 3 个主要的寄存器组：通用、x87 和向量（可以进一步细分为每个域的寄存器组，用于单精度和双精度指令）。它看起来还有一些其他潜在的寄存器组，例如一个用于 AVX512 掩码寄存器的寄存器组。
寄存器组由目标提供的 API 描述，RegisterBankInfo。
低级类型¶
此外，每个通用虚拟寄存器都具有一个类型，由LLT类的实例表示。
与EVT/MVT/Type类似，它不区分无符号和有符号整数类型。此外，它也不区分整数和浮点类型：它主要传达绝对必要的信息，例如大小和向量通道数
sN用于标量pN用于指针<N x sM>用于向量
LLT 旨在替换 SelectionDAG 中EVT 的用法。
以下是一些 LLT 示例及其EVT 和Type 等价物
基本原理：指令已经编码了对类型的特定解释（例如，add 与 fadd，或 sdiv 与 udiv）。在类型系统中也编码该信息需要引入没有真正优势的位转换。
指针类型按地址空间区分。这与 IR 匹配，而不是 SelectionDAG，在 SelectionDAG 中地址空间是操作的属性。此表示更好地支持指针根据其地址空间具有不同的尺寸。
注意
注意
这仍然正确吗？我以为我们已经去掉了 1 元素向量这个概念。假设它可能与标量不同，但我认为我们没有找到实际的出现情况。
目前，LLT 要求向量至少包含 2 个元素，但某些目标具有“1 元素向量”的概念。将它们表示为其底层标量类型是一种很好的简化方法。
脚注
通用操作码参考¶
可用的通用操作码在通用操作码 中描述。