全局指令选择

警告

本文档尚在编写中。它反映了实现的当前状态，以及开放的设计和实现问题。

简介

GlobalISel 是一个框架，它提供了一组可重用的 Pass 和实用程序，用于指令选择——将 LLVM IR 转换为特定于目标的机器 IR (MIR)。

GlobalISel 旨在替代 SelectionDAG 和 FastISel，以解决三个主要问题

• 性能 — SelectionDAG 引入了一个专用的中间表示，这会带来编译时间成本。

  GlobalISel 直接操作代码生成器其余部分使用的后选择表示 MIR。它确实需要扩展该表示以支持任意输入 IR：通用机器 IR。

• 粒度 — SelectionDAG 和 FastISel 对单个基本块进行操作，从而失去了一些全局优化机会。

  GlobalISel 对整个函数进行操作。

• 模块化 — SelectionDAG 和 FastISel 差别很大，共享的代码很少。

  GlobalISel 的构建方式能够实现代码重用。例如，优化选择器和快速选择器都共享核心管道，并且目标可以配置该管道以更好地满足其需求。

设计和实现参考

有关 GlobalISel 的设计和实现的更多信息，请参见以下部分。

• 通用机器 IR
• 通用操作码
• TableGen 中的 MIR 模式
• 核心管道
• 将 GlobalISel 移植到新的目标
• 教程
• 资源

有关特定 Pass 的更多信息，请参见以下部分

• IRTranslator
• Legalizer
• RegBankSelect
• InstructionSelect
• 已知位分析

进度和未来工作

初始目标是在 AArch64 上替换 FastISel。下一步将是将 SelectionDAG 替换为优化的 ISel。

注意：在迭代 GlobalISel 时，我们努力避免影响 SelectionDAG、FastISel 或其他 MIR Pass 的性能。例如，通用虚拟寄存器的类型存储在 MachineRegisterInfo 中的单独表中，该表在InstructionSelect之后被销毁。

FastISel 替换

对于初始的 FastISel 替换，我们打算在选择失败时回退到 SelectionDAG。

目前，快速管道的编译时间在 FastISel 的 1.5 倍以内。我们乐观地认为可以达到 1.1/1.2 倍以内，但考虑到多 Pass 方法，击败 FastISel 将具有挑战性。尽管如此，支持所有 IR（通过完整的 Legalizer）并在最坏情况下避免回退到 SelectionDAG 应该能够实现比 SelectionDAG+FastISel 更好的平均性能。

注意：我们考虑过永远不回退到 SelectionDAG，而是尽早确定给定函数是否受 GlobalISel 支持。该决定将基于Legalizer 查询。我们放弃了这两个原因：a) 在 IR 输入上，我们需要基本上模拟IRTranslator；b) 为了对不可预见的故障具有鲁棒性并能够进行迭代改进。