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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-09
(45)【発行日】2024-01-17
(54)【発明の名称】プログラム、情報変換装置及び情報変換方法
(51)【国際特許分類】
G06F 8/41 20180101AFI20240110BHJP
【ＦＩ】
G06F8/41 130
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021520832
(86)(22)【出願日】2020-05-21
(86)【国際出願番号】 JP2020020033
(87)【国際公開番号】W WO2020235616
(87)【国際公開日】2020-11-26
【審査請求日】2022-12-05
(31)【優先権主張番号】P 2019095442
(32)【優先日】2019-05-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 〔開催日〕 平成３０年１０月２１日 〔集会名〕 ２０１８ ５１ｓｔ Ａｎｎｕａｌ ＩＥＥＥ／ＡＣＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｍｉｃｒｏａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ （ＭＩＣＲＯ） グランドハイアット福岡（福岡県福岡市博多区住吉１丁目２－８２） 〔刊行物等〕 〔ウェブサイト公開日〕平成３０年６月７日 〔ウェブサイトのアドレス〕 ｈｔｔｐｓ：／／ｉｐｓｊ．ｉｘｓｑ．ｎｉｉ．ａｃ．ｊｐ／ｅｊ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ？ａｃｔｉｖｅ＿ａｃｔｉｏｎ＝ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ＿ｖｉｅｗ＿ｍａｉｎ＿ｉｔｅｍ＿ｄｅｔａｉｌ＆ｐａｇｅ＿ｉｄ＝１３＆ｂｌｏｃｋ＿ｉｄ＝８＆ｉｔｅｍ＿ｉｄ＝１８９７６８＆ｉｔｅｍ＿ｎｏ＝１
(73)【特許権者】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】110002789
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ
(72)【発明者】
【氏名】入江 英嗣
(72)【発明者】
【氏名】坂井 修一
(72)【発明者】
【氏名】小泉 透
(72)【発明者】
【氏名】中江 哲史
(72)【発明者】
【氏名】福田 晃史
【審査官】福西 章人
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－２８４９６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】松崎秀則 ほか，レジスタリネーミング機構なしで高速にｏｕｔ－ｏｆ－ｏｒｄｅｒ実行するためのレジスタ割り当て手法，２０００年記念並列処理シンポジウム，日本，社団法人情報処理学会，2000年05月30日，Vol.2000, No.6，pp.301-308
【文献】酒井一憲 ほか，ＳＴＲＡＩＧＨＴにおける投機メモリフォワーディングの実装の検討，情報処理学会 研究報告 ［ｏｎｌｉｎｅ］，日本，情報処理学会，2017年01月16日，2017-ARC-224, 34号，pp.1-6
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ８／００－８／７７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プログラムであって、コンピュータを情報変換装置として機能させ、前記情報変換装置は、（Ａ）～（Ｅ）の何れか１つ以上の構成要素；
（Ａ）１つの基本ブロックに存在する複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理部、
（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理部、
（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理部、
（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理部、
（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、当該ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理部、
を具備する
プログラム。
【請求項2】
請求項１記載のプログラムにおいて前記情報変換装置は、
前記（Ｂ）ループ内定数解析処理部、
を具備する
プログラム。
【請求項3】
請求項１または請求項２記載のプログラムにおいて、前記（Ａ）複製必要性解析処理部では、
複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、
当該命令をオペランドとするレジスタ間転送命令を、（参照数－１）個、当該命令の後方に追加し、
参照している複数ｐｈｉ関数のオペランドを相互に異なる命令となるように変更する、
プログラム。
【請求項4】
請求項１～請求項３の何れか１つに記載のプログラムにおいて、前記（Ｂ）ループ内定数解析処理部では、
ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、
ｐｈｉ関数を頂点、ｐｈｉ関数からｐｈｉ関数への参照を有向辺とした有向グラフを作成し、
この有向グラフに有向閉路が存在した場合に、
辺の始点となるｐｈｉ関数と辺の終点となるｐｈｉ関数の間にレジスタ間転送命令を追加する、
プログラム。
【請求項5】
請求項１～請求項４の何れか１つに記載のプログラムにおいて、前記（Ｃ）命令間依存解析処理部では、
複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、
ｐｈｉ関数を頂点、ｐｈｉ関数が参照する命令間のデータ依存を有向辺とした有向グラフを作成し、
前記有向グラフ内における有向閉路の有無を判定し、
有向閉路が存在しない場合は、トポロジカルソートの各経路が等距離となるようＮＯＰ命令を追加し、
有向閉路が存在する場合は、レジスタ間転送命令を追加し、有向閉路を除去することでトポロジカルソートを可能とする、
プログラム。
【請求項6】
請求項１～請求項５の何れか１つに記載のプログラムにおいて、前記（Ｄ）同一命令参照解析処理部では、
複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、
当該ｐｈｉ関数をｐｈｉ関数α、ｐｈｉ関数β、ｐｈｉ関数γに分類し、
ここで、ｐｈｉ関数αとは、２つの実行経路で同じ命令の結果を参照しているｐｈｉ関数であり、
ｐｈｉ関数βとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、そのうち片方だけが分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数であり、
ｐｈｉ関数γとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、その両方が分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数であり、
ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数βが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令を１つ追加し、
ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数γが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令を２つ追加する、
プログラム。
【請求項7】
請求項１～請求項６の何れか１つに記載のプログラムにおいて、前記（Ｅ）スピルアウト有効性解析処理部では、
ループ処理内に挿入されたレジスタ間転送命令が扱う変数の値に関して、その変数の値を生成する生産者命令と、当該値を参照する消費者命令の位置を確認し、前記全ての消費者命令が当該ループ処理内に存在しない場合に、
前記生産者命令の後かつ当該ループ処理前に前記変数の値を汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、
当該ループ処理後かつ前記全ての消費者命令の前に前記変数の値をロードし、
前記レジスタ間転送命令を削除する、
プログラム。
【請求項8】
請求項１～請求項７の何れか１つに記載のプログラムにおいて、前記プログラムは、コンパイラであり、
前記情報変換装置は、ソースプログラムからプロセッサに対応するオブジェクトコードを生成するコンパイル装置であり、ここで前記プロセッサは、過去の実行結果を参照する相対位置をオペランドとする命令コードを実行可能な機能を具備する、
プログラム。
【請求項9】
情報変換装置であって、（Ａ）～（Ｅ）の何れか１つ以上の構成要素；
（Ａ）１つの基本ブロックに存在する複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理部、
（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理部、
（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理部、
（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理部、
（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理部、
を具備する
情報変換装置。
【請求項10】
情報変換方法であって、（Ａ）～（Ｅ）の何れか１つ以上の処理ステップ；
（Ａ）１つの基本ブロックにおける複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理ステップ、
（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理ステップ、
（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理ステップ、
（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理ステップ、
（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理ステップ及び
を有する
情報変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プログラム、情報変換装置及び情報変換方法に関する。
【背景技術】
【0002】
プロセッサの処理能力向上が要求される中で、半導体プロセスの微細化に伴い、プロセッサ上に複数のコアが実装されるようになった。一方、デナードスケーリングが破綻し、電力の制限からダイ上のトランジスタ全てを同時に駆動できない、ダークシリコンと呼ばれる問題が生じている。そのため、電力効率を高めたプロセッサが求められている。
【0003】
電力効率を高めるプロセッサとして、命令レベルの並列性（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｐａｒａｌｌｅｌｉｓｍ：ＩＬＰ）を活用したプロセッサが提案されており、特許文献１に記述されているように、命令コードの処理順序を入れ替えるアウトオブオーダー（Ｏｕｔ ｏｆ Ｏｒｄｅｒ）実行機能を有するプロセッサが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０００－２５９４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載されているような、アウトオブオーダー実行に対応したプロセッサでは、命令コードを入れ替えたときに、元々前の命令で参照するレジスタを後ろの命令が上書きしてしまう問題を回避する必要がある。この問題を回避するために用いられる手法がレジスタリネーミングであり、コードに書かれている論理レジスタ番号を、実際に使われる物理レジスタ番号に対応させ読み替えるものである。
【0006】
しかしながら、この資源管理として論理レジスタ空間と物理レジスタ空間を関連づけるレジスタリネーミング、すなわち本来の計算処理以外の処理に多くの電力が使われてしまい、プロセッサ全体としての電力効率が悪くなるという問題がある。
【0007】
本発明では上記事情を鑑み、レジスタリネーミングを行わずにアウトオブオーダー実行可能なプロセッサに対して、小さいサイズと高い処理性能を実現する情報の変換（ソースコードからバイナリコード又はバイナリコードからバイナリコード）を行う技術を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様によれば、プログラムであって、コンピュータを情報変換装置として機能させ、前記情報変換装置は、（Ａ）～（Ｅ）の何れか１つ以上の構成要素；（Ａ）１つの基本ブロックに存在する複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理部、（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理部、（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理部、（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理部、（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、当該ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理部、を具備するプログラムが提供される。
【0009】
本発明の一態様によれば、高い電力効率でプロセッサを動作させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施形態に係るコンパイル装置の構成概要を示す機能ブロック図。
【図2】本発明の実施形態に係るコンパイラの機能ブロック図。
【図3】過去の実行結果を参照する相対位置をオペランドとするアセンブリコード例。
【図10】変数の参照する消費者命令コードの前にロード命令を挿入する位置を示すアセンブリコードフロー図。
【図11】本発明の実施形態に係るコンパイル方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
【0012】
ところで、本実施形態に登場するソフトウェアを実現するためのプログラムは、コンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体として提供されてもよいし、外部のサーバからダウンロード可能に提供されてもよいし、外部のコンピュータで当該プログラムを起動させてクライアント端末でその機能を実現（いわゆるクラウドコンピューティング）するように提供されてもよい。
【0013】
また、本実施形態において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、例えば電圧・電流を表す信号値の物理的な値、０又は１で構成される２進数のビット集合体としての信号値の高低、又は量子的な重ね合わせ（いわゆる量子ビット）によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。
【0014】
また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。
【0015】
本実施形態では、情報変換装置の一例として、ソースプログラムからプロセッサに対応するオブジェクトコードを生成するコンパイル装置１を説明する。図１は、本実施形態に係るコンパイル装置１の構成概要を示す機能ブロック図である。図１に示すとおり、コンパイル装置１は、記憶部２と、通信部３と、制御部４と、作業メモリ部５とを有し、これらの構成要素がコンパイル装置１内部において通信バス１０と電気的に接続されている。以下、各構成要素についてさらに説明する。
【0016】
＜記憶部２＞
記憶部２は、様々な情報を記憶する揮発性または不揮発性の記憶媒体である。これは、例えばソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）やハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）のストレージデバイスとして、あるいは、プログラムの演算に係る一時的に必要な情報（引数、配列等）を記憶するランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等のメモリとして実施されうる。また、これらの組合せであってもよい。
記憶部２は、様々な情報を記憶する揮発性または不揮発性の記憶媒体である。これは、例えばソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）やハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）のストレージデバイスとして、あるいは、プログラムの演算に係る一時的に必要な情報（引数、配列等）を記憶するランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等のメモリとして実施されうる。また、これらの組合せであってもよい。
【0017】
本実施形態の記憶部２では、図１に示すとおり、ソースプログラム２０と、コンパイラ２１と、オブジェクトコード２２と、リンカ２３と、実行形式ファイル２４とが記憶される。
【0018】
ソースプログラム２０は、コンパイラ２１の入力情報となるもので、プログラム言語で記述されたものである。２章で記述した様に、プログラム言語は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａなど種類は限定されない。ソースプログラム２０は通信部３を介して供給元から与えられる。供給元としては、具体的には外部のネットワークに接続された情報処理装置、ＵＳＢメモリなどの外付け記憶デバイス、もしくは、キーボードなどの入力デバイスなどであるが、装置やデバイスの種類は限定されない。
【0019】
コンパイラ２１は、２章で記述したコンパイラの機能を、コンパイル装置１で実行可能なソフトウェアの形態で記憶される。さらには、最適化レベルなどコンパイル実行時の各種パラメータ類も合わせて記憶される。
【0020】
オブジェクトコード２２は、コンパイラ２１で処理された後の、リネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサで実行可能な命令セットで記述されたオブジェクトコードである。
【0021】
リンカ２３は、複数のソースプログラム２０をコンパイルした後の複数のオブジェクトコード２２および、予め用意されているライブラリ（不図示）を結合して、ターゲットとする装置で実行可能な形式のファイルすなわち実行形式ファイル２４を生成するもので、ソフトウェアの形態で記憶される。
【0022】
実行形式ファイル２４は一旦記憶部２に記憶された後、必要に応じ通信部３を介して外部情報処理装置や外部デバイスに供給される。あるいは、このコンパイル装置１そのものが、実行形式ファイル２４を実行する情報処理装置を兼ねる構成も可能である。
【0023】
＜通信部３＞
通信部３は、外部の情報処理装置、ＵＳＢメモリなどの外付け記憶デバイス、キーボード、マウス、ディスプレイなどの入出力デバイスとの間で情報の授受を行なうものである。ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ、有線ＬＡＮネットワーク通信等といった有線型の通信手段や、ＷｉＦｉなどの無線ＬＡＮネットワーク通信、５Ｇ／ＬＴＥ／３Ｇ等のモバイル通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信等を必要に応じて含めてもよい。これらは一例であり、専用の通信規格を採用してもよい。すなわち、これら複数の通信手段の集合として実施することがより好ましい。
通信部３は、外部の情報処理装置、ＵＳＢメモリなどの外付け記憶デバイス、キーボード、マウス、ディスプレイなどの入出力デバイスとの間で情報の授受を行なうものである。ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ、有線ＬＡＮネットワーク通信等といった有線型の通信手段や、ＷｉＦｉなどの無線ＬＡＮネットワーク通信、５Ｇ／ＬＴＥ／３Ｇ等のモバイル通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信等を必要に応じて含めてもよい。これらは一例であり、専用の通信規格を採用してもよい。すなわち、これら複数の通信手段の集合として実施することがより好ましい。
【0024】
＜制御部４＞
制御部４は、コンパイル装置に関連する全体動作の処理・制御を行う。制御部４は、例えば不図示である中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）である。このコンパイル装置１においては、必ずしもＣＰＵがリネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサである必要はなく、記憶部２に記憶されているソフトウェアを実行可能なものであれば、ＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やＣＩＳＣ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）どちらであっても構わないし、ＣＰＵとしての処理能力に関わる動作周波数やコアの数さらにはキャッシュサイズなどＣＰＵの構成パラメータも限定されない。
制御部４は、コンパイル装置に関連する全体動作の処理・制御を行う。制御部４は、例えば不図示である中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）である。このコンパイル装置１においては、必ずしもＣＰＵがリネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサである必要はなく、記憶部２に記憶されているソフトウェアを実行可能なものであれば、ＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やＣＩＳＣ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）どちらであっても構わないし、ＣＰＵとしての処理能力に関わる動作周波数やコアの数さらにはキャッシュサイズなどＣＰＵの構成パラメータも限定されない。
【0025】
＜作業メモリ部５＞
作業メモリ５部は制御部４がコンパイル処理やリンク処理を行う際の一時的な作業領域として使用するメモリで、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）が一般に使われるが、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ）、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）など種類は限定されない。
作業メモリ５部は制御部４がコンパイル処理やリンク処理を行う際の一時的な作業領域として使用するメモリで、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）が一般に使われるが、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ）、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）など種類は限定されない。
【0026】
３．コンパイラ
第３章では、本発明の実施形態に係るコンパイラ２１について、図面を用いて説明する。図２は本実施形態に係るコンパイラ２１の機能ブロック図である。コンパイラはプログラム言語で記述されたソースプログラム２０を、対象とするプロセッサが処理可能な命令を用いたオブジェクトコード２２に変換するものである。ここで、プログラム言語は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａなど種類は限定されない。
第３章では、本発明の実施形態に係るコンパイラ２１について、図面を用いて説明する。図２は本実施形態に係るコンパイラ２１の機能ブロック図である。コンパイラはプログラム言語で記述されたソースプログラム２０を、対象とするプロセッサが処理可能な命令を用いたオブジェクトコード２２に変換するものである。ここで、プログラム言語は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａなど種類は限定されない。
【0027】
コンパイラに入力されたソースプログラム２０は、先ず中間コード生成部処理機能にて、字句解析、構文解析、意味解析が実行されて中間コードが生成される。この際、ｐｈｉ（φ）関数が導入される。ここでｐｈｉ関数とは、コンパイル作業における中間コードの中で使用されるもので、直前に通過した基本ブロックに応じて参照するオペランドが変化するものである。上述した、レジスタに再書き込みを行わないリネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサは、静的単一代入（ｓｔａｔｉｃ ｓｉｎｇｌｅ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ：ＳＳＡ）形式と共通した特徴を有しており、ｐｈｉ関数を使用することが可能である。実行経路の違いにより参照する仮想レジスタの可能性が複数ある場合や、同一レジスタであっても距離の調整が必要である場合に追加される。本実施形態においては、中間コード生成処理を行った後、後述する（Ａ）～（Ｅ）何れか１つ以上の処理を実行し、オブジェクトコード生成処理機能にてオブジェクトコード２２を生成する。
【0028】
上述したリネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサ向けにオブジェクトコード２２を生成するコンパイラでは、通常のプロセッサ向けコンパイラとは異なり、ソースオペランドレジスタまでの距離を意識した処理が必要となる。具体的には、プログラムに複数の実行経路が存在する場合、それぞれの実行経路で実行される命令数やその順序が一般に異なるため、ソースオペランドまでの距離を一意に定めるためには工夫が必要である。そのために、生存しているレジスタの値をコピーするレジスタ間転送命令をＲＭＯＶ命令と定義し活用することとする。なお、この距離を調整するためのレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）は本実施形態が対象とするリネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサにおいて活用する価値がある命令で、一般のアウトオブオーダーで用いられるレジスタリネーミング処理では不要な命令である。
【0029】
リネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサの処理能力を最大限に発揮し、オブジェクトコード２２のサイズを小さくするにはレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）は少数に留めるのが望ましい。そのため、本発明のコンパイラ２１は、コンピュータをソースプログラムからプロセッサに対応するオブジェクトコードを生成するコンパイル装置１として機能させ、このコンパイル装置１は、（Ａ）～（Ｅ）の何れか１つ以上の構成要素；
（Ａ）１つの基本ブロックに存在する複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理部、
（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理部、
（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理部
（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理部、
（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理部、
を具備するコンパイラである。
（Ａ）１つの基本ブロックに存在する複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理部、
（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理部、
（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理部
（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理部、
（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理部、
を具備するコンパイラである。
【0030】
上記コンパイル装置１に（Ａ）～（Ｅ）の構成要素を具備させるために、コンパイラ２１にはそれぞれに対応した、（Ａ）複製必要性解析処理機能、（Ｂ）ループ内定数解析処理機能、（Ｃ）命令間依存解析処理機能、（Ｄ）同一命令参照解析処理機能、（Ｅ）スピルアウト有効性解析処理機能、を有している。（Ａ）～（Ｅ）については下記に詳しく説明する。なお、デッドコード削除、インライン展開など、一般的なコンパイラで実行されている最適化処理機能に関しては、任意の実装が可能であり、ここでは説明を省略する。
【0031】
３．１ （Ａ）複製必要性解析処理機能
図４Ａ、図４Ｂを用いて、（Ａ）複製必要性解析処理機能について説明する。図４Ａでは左側の制御フローにおいて、命令Ｉ１０１にラベル（１）があり、命令Ｉ１０２にて合流地点“．ｊｏｉｎ”にジャンプしている。一方、右側の制御フローでは命令Ｉ１０３にラベル（２）、命令Ｉ１０４にラベル（３）があり、命令Ｉ１０５で合流地点“．ｊｏｉｎ”にジャンプしている。合流後の命令Ｉ１０６ではｐｈｉ関数でラベル（１）とラベル（２）を参照し、命令Ｉ１０７ではｐｈｉ関数でラベル（１）とラベル（３）を参照している。すなわち、ラベル（１）を定義する命令Ｉ１０１は、同一基本ブロックに存在する２つのｐｈｉ関数（Ｉ１０６，Ｉ１０７）から参照されている。このような場合に、ラベル（１）と（２）およびラベル（１）と（３）の距離を同時に合わせることは、ラベル（２）とラベル（３）が同一の基本ブロックに存在する異なる命令であることから不可能である。
図４Ａ、図４Ｂを用いて、（Ａ）複製必要性解析処理機能について説明する。図４Ａでは左側の制御フローにおいて、命令Ｉ１０１にラベル（１）があり、命令Ｉ１０２にて合流地点“．ｊｏｉｎ”にジャンプしている。一方、右側の制御フローでは命令Ｉ１０３にラベル（２）、命令Ｉ１０４にラベル（３）があり、命令Ｉ１０５で合流地点“．ｊｏｉｎ”にジャンプしている。合流後の命令Ｉ１０６ではｐｈｉ関数でラベル（１）とラベル（２）を参照し、命令Ｉ１０７ではｐｈｉ関数でラベル（１）とラベル（３）を参照している。すなわち、ラベル（１）を定義する命令Ｉ１０１は、同一基本ブロックに存在する２つのｐｈｉ関数（Ｉ１０６，Ｉ１０７）から参照されている。このような場合に、ラベル（１）と（２）およびラベル（１）と（３）の距離を同時に合わせることは、ラベル（２）とラベル（３）が同一の基本ブロックに存在する異なる命令であることから不可能である。
【0032】
図４Ａの状態を解決するために、レジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入したアセンブリコードフロー図を図４Ｂに示す。命令Ｉ１０１直後にＲＭＯＶ命令を１つ挿入し、ラベルを（１’）とするとともに、図４Ａの命令Ｉ１０７で参照していたラベル（１）を（１’）に変更したものも命令Ｉ１０９としている。換言すると、１つの基本ブロックに存在する複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する処理である。
【0033】
より具体的に説明すると、複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所（Ｉ１０１）を特定し、当該命令をオペランドとするレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を、（参照数－１）個、当該命令の後方に追加し（Ｉ１０８）、参照している複数ｐｈｉ関数のオペランドを相互に異なる命令となるように変更する（Ｉ１０９）処理を実施する。この方法により、無駄なレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）の増加を抑えることが可能である。
３．２ （Ｂ）ループ内定数解析処理機能
図５Ａ、図５Ｂを用いて、（Ｂ）ループ内定数解析処理機能について説明する。図５Ａでは命令Ｉ２０１のｐｈｉ関数と命令Ｉ２０４のｐｈｉ関数で、それぞれを参照しあっており、参照が循環した閉路（ループ）となっている。なお、命令Ｉ２０２と命令Ｉ２０５は閉路構成には直接関係しない複数命令、命令Ｉ２０３，Ｉ２０６は相手側のｐｈｉ関数（それぞれＩ２０４とＩ２０１）にジャンプする命令である。このようにｐｈｉ関数の閉路が循環している場合、その閉路上には本来参照すべき命令が存在しない。
図５Ａの状態を解決するために、レジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入したアセンブリコードフロー図を図５Ｂに示す。ジャンプ命令Ｉ２０３の直前にＲＭＯＶ命令Ｉ２０７を挿入し、ラベルを（３）とするとともに、図５Ａ中命令Ｉ２０４で参照していたラベル（２）をラベル（３）に変更したものを命令Ｉ２０８としている。換言すると、ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令ＲＭＯＶを挿入する処理である。
３．２ （Ｂ）ループ内定数解析処理機能
図５Ａ、図５Ｂを用いて、（Ｂ）ループ内定数解析処理機能について説明する。図５Ａでは命令Ｉ２０１のｐｈｉ関数と命令Ｉ２０４のｐｈｉ関数で、それぞれを参照しあっており、参照が循環した閉路（ループ）となっている。なお、命令Ｉ２０２と命令Ｉ２０５は閉路構成には直接関係しない複数命令、命令Ｉ２０３，Ｉ２０６は相手側のｐｈｉ関数（それぞれＩ２０４とＩ２０１）にジャンプする命令である。このようにｐｈｉ関数の閉路が循環している場合、その閉路上には本来参照すべき命令が存在しない。
図５Ａの状態を解決するために、レジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入したアセンブリコードフロー図を図５Ｂに示す。ジャンプ命令Ｉ２０３の直前にＲＭＯＶ命令Ｉ２０７を挿入し、ラベルを（３）とするとともに、図５Ａ中命令Ｉ２０４で参照していたラベル（２）をラベル（３）に変更したものを命令Ｉ２０８としている。換言すると、ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令ＲＭＯＶを挿入する処理である。
【0034】
より具体的に説明すると、ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、ｐｈｉ関数を頂点、ｐｈｉ関数からｐｈｉ関数への参照を有向辺とした有向グラフ（Ｉ２０１→Ｉ２０４、Ｉ２０４→Ｉ２０１）を作成し、この有向グラフに有向閉路（Ｉ２０１→Ｉ２０４→Ｉ２０１）が存在した場合に、辺の始点となるｐｈｉ関数（Ｉ２０１）と辺の終点となるｐｈｉ関数（Ｉ２０４）の間にレジスタ間転送命令（Ｉ２０７）を追加することで有向閉路を除去する処理を実施する。
【0035】
このｐｈｉ関数の参照による閉路（ループ）の特別な場合として、ｐｈｉ関数が自分自身を参照する循環が発生する自己閉路の場合がある（不図示）。この自己閉路の場合においても、レジスタ間転送命令ＲＭＯＶを挿入する処理が有効であることに変わりない。
【0036】
プログラム言語においては、例えばＣ言語におけるｆｏｒ文の様なループ処理が多用される。そのため、ループ内に冗長なレジスタ間転送命令を追加せずに、ループ処理内の命令コード数を最小にすることは、プログラムの実行性能を高める観点で効果が大きい。
【0037】
３．３ （Ｃ）命令間依存解析処理機能
図６Ａ、図６Ｂを用いて、（Ｃ）命令間依存解析処理機能について説明する。図６Ａ左上の基本ブロックでは、命令Ｉ３０１でロードした値を、命令Ｉ３０２および命令Ｉ３０３で使用しており、右上の基本ブロックでは、命令Ｉ３０５および命令Ｉ３０６それぞれでロードした値を命令Ｉ３０７で使用している。一方、命令Ｉ３０４および命令Ｉ３０８でジャンプした後は命令Ｉ３０９で合流するが、命令Ｉ３０９、命令Ｉ３１０および命令Ｉ３１１のｐｈｉ関数がそれぞれ、“ラベル（３）とラベル（４）”、“ラベル（２）とラベル（５）”および“ラベル（１）とラベル（６）”を参照しており、制約を満たせない。このように複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間に依存関係がある場合、全ての経路で同じ順序になるように配置することが出来ないという問題がある。
図６Ａ、図６Ｂを用いて、（Ｃ）命令間依存解析処理機能について説明する。図６Ａ左上の基本ブロックでは、命令Ｉ３０１でロードした値を、命令Ｉ３０２および命令Ｉ３０３で使用しており、右上の基本ブロックでは、命令Ｉ３０５および命令Ｉ３０６それぞれでロードした値を命令Ｉ３０７で使用している。一方、命令Ｉ３０４および命令Ｉ３０８でジャンプした後は命令Ｉ３０９で合流するが、命令Ｉ３０９、命令Ｉ３１０および命令Ｉ３１１のｐｈｉ関数がそれぞれ、“ラベル（３）とラベル（４）”、“ラベル（２）とラベル（５）”および“ラベル（１）とラベル（６）”を参照しており、制約を満たせない。このように複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間に依存関係がある場合、全ての経路で同じ順序になるように配置することが出来ないという問題がある。
【0038】
図６Ａの状態を解決するために、レジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入したアセンブリコードフロー図を図６Ｂに示す。ジャンプ命令Ｉ３０４の直前にＲＭＯＶ命令Ｉ３１４を挿入するとともに、命令Ｉ３０２と命令Ｉ３０３を入れ替えて改めて命令Ｉ３１２、命令Ｉ３１３としている。さらに命令Ｉ３１１のｐｈｉ関数の参照先をラベル（１）からラベル（７）に変更して命令Ｉ３１５としている。換言すると、複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する処理である。
【0039】
より具体的に説明すると、複数のｐｈｉ関数（Ｉ３０９，Ｉ３１０，Ｉ３１１）の参照先となる各命令間（Ｉ３０１，Ｉ３０２，Ｉ３０３）にデータ依存がある箇所を特定し、ｐｈｉ関数を頂点、ｐｈｉ関数が参照する命令間のデータ依存を有向辺とした有向グラフを作成し、前記有向グラフ内における有向閉路の有無を判定する。有向閉路が存在しない場合は、トポロジカルソートの各経路が等距離となるようＮＯＰ命令を追加すれば良い。逆に有向閉路が存在する場合は、レジスタ間転送命令（Ｉ３１４）を追加し、有向閉路を除去、すなわち有向非巡回グラフ（ｄｉｒｅｃｔｅｄ ａｃｙｃｌｉｃ ｇｒａｐｈ：ＤＡＧ）とすることでトポロジカルソートを可能とする処理を行う。トポロジカルソートが可能となったら、全ての経路で同じ順序になるように配置することが出来て、間にＮＯＰ命令を挟むことで同じ距離になるように配置する処理を実施する。
【0040】
３．４ （Ｄ）同一命令参照解析処理機能
図７Ａ、図７Ｂを用いて、（Ｄ）同一命令参照解析処理機能について説明する。図７Ａでは、命令Ｉ４０１～Ｉ４０４の処理後に、分岐があり、その後ｐｈｉ関数Ｉ４１０で合流している。このときｐｈｉ関数Ｉ４１０，Ｉ４１１では、それぞれ“ラベル（１）とラベル（１）”および“ラベル（２）とラベル（２）”と、同一命令の結果を参照している。この場合、その距離調整が他のｐｈｉ関数の距離調整と競合する場合がある。通常のｐｈｉ関数は二つの独立な命令を参照するのに対し、この場合は同じ命令を参照しており命令移動の自由度が低下していることや、二つの異なる命令を同じ位置に配置することはできないことが原因である。
図７Ａ、図７Ｂを用いて、（Ｄ）同一命令参照解析処理機能について説明する。図７Ａでは、命令Ｉ４０１～Ｉ４０４の処理後に、分岐があり、その後ｐｈｉ関数Ｉ４１０で合流している。このときｐｈｉ関数Ｉ４１０，Ｉ４１１では、それぞれ“ラベル（１）とラベル（１）”および“ラベル（２）とラベル（２）”と、同一命令の結果を参照している。この場合、その距離調整が他のｐｈｉ関数の距離調整と競合する場合がある。通常のｐｈｉ関数は二つの独立な命令を参照するのに対し、この場合は同じ命令を参照しており命令移動の自由度が低下していることや、二つの異なる命令を同じ位置に配置することはできないことが原因である。
【0041】
図７Ａの問題を解決するには、複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入すれば良い。その様にして問題を解決した例を、図７Ｂおよび図８に示す。
【0042】
図７Ａにおけるｐｈｉ関数Ｉ４１２は分岐前であるラベル（３）と分岐後の右側ブロックにあるラベル（４）を参照している。それに対応するため、分岐後の左側ブロックにＲＭＯＶ命令（Ｉ４１３）を追加し、ラベル（８）とする。そして、ｐｈｉ関数Ｉ４１２に替えて、ラベル（８）とラベル（４）を参照するｐｈｉ関数Ｉ４１４を定義している。
【0043】
図８は図７Ｂとは別解を示すもので、分岐後の右側ブロックにＲＭＯＶ命令Ｉ４１５、Ｉ４１６を追加し、それぞれラベル（８）、ラベル（９）とし、長さ調整のためにＮＯＰ命令Ｉ４１７を追加する。ラベル変更に合わせて、合流後のｐｈｉ関数Ｉ４１０、Ｉ４１１の参照先を変更してＩ４１８、Ｉ４１９とする。図７Ｂおよび図８ともに、リネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサが正常動作可能なアセンブリコードとなっているが、追加するレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）は少ない方が好ましく、その観点では図７Ｂの対応がより良いと言える。
【0044】
改めて図７Ｂに示した解決方法の手順を含め、複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所での解決手順をまとめると下の通りである。
・複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所（Ｉ４１０）を特定し、当該ｐｈｉ関数をｐｈｉ関数α、ｐｈｉ関数β、ｐｈｉ関数γに分類する。
・ｐｈｉ関数αとは、２つの実行経路で同じ命令の結果を参照しているｐｈｉ関数であり、図７ＡではＩ４１０およびＩ４１１である。
・ｐｈｉ関数βとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、そのうち片方だけが分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数であり、図７ＡではＩ４１２である。
・ｐｈｉ関数γとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、その両方が分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数である。
・ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数βが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を１つ追加する。図７Ｂ（Ｉ４１３）がこれに相当する。
・ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数γが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を２つ追加する。ここでは具体例を省略する。
・複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所（Ｉ４１０）を特定し、当該ｐｈｉ関数をｐｈｉ関数α、ｐｈｉ関数β、ｐｈｉ関数γに分類する。
・ｐｈｉ関数αとは、２つの実行経路で同じ命令の結果を参照しているｐｈｉ関数であり、図７ＡではＩ４１０およびＩ４１１である。
・ｐｈｉ関数βとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、そのうち片方だけが分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数であり、図７ＡではＩ４１２である。
・ｐｈｉ関数γとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、その両方が分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数である。
・ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数βが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を１つ追加する。図７Ｂ（Ｉ４１３）がこれに相当する。
・ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数γが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を２つ追加する。ここでは具体例を省略する。
【0045】
３．５ （Ｅ）スピルアウト有効性解析処理機能
リネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサではループ処理の中で定数の値を保持することを目的としたレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を配置するケースが多くある。この処置は、リネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサにおいて必要なものであり、レジスタリネーミング型のプロセッサでは不要である。
リネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサではループ処理の中で定数の値を保持することを目的としたレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を配置するケースが多くある。この処置は、リネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサにおいて必要なものであり、レジスタリネーミング型のプロセッサでは不要である。
【0046】
定数を保持することだけが目的であるレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）がループ処理内に多数存在すると、オブジェクトコードサイズが大きくなるとともに、プロセッサとしての処理能力を下げる原因ともなる。そのため、ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、そのレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を削除する処理が有効となる。ここでは、その処理をスピルアウト（ｓｐｉｌｌ ｏｕｔ）有効性解析処理機能とする
【0047】
先ず、図９Ａに示すプログラム言語Ｃで記述されたソースプログラムを例に説明する。図９Ａに示すソースプログラムではｆｏｒループを有している。この図９Ａに対応するリネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサで実行可能なアセンブリコードが図９Ｂである。図９Ｂに示すとおり、第０８行、第０９行、第１０行の３行にレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）が存在しているが、これらはループ内で定数を保持するために置かれており、リネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサ全体の処理能力を高めるという観点では、全てのループ内レジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）は必ずしもループ内に存在する必要が無い場合がある。
【0048】
図９Ｂの第１０行に置かれたレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）をスピルアウトする例を図９Ｃに示す。図９Ｂの第１０行目のレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）は復帰アドレス（ｒｅｔｕｒｎ ａｄｄｒｅｓｓ）を保持する役割を有しており、ループ内で参照されることが無く、そのためスピルアウトの対象となりうる。図９Ｃでは、第０８行からのループが始まる前である第０７行にて、汎用レジスタ以外の記憶素子であるスタックにストア（ＳＴ）し、ループが終了した第１６行の後の第１８行において、スピルアウトした値をロード（ＬＤ）して戻している。それに付随して第０２行、第１７行にてスタックポインタ（ＳＰ）を管理している。この処理により、図９Ｂではループ開始である第０４行から、ループ終了である第１３行の間に命令が８行あったものが、図９Ｃではループ開始である第０８行から、ループ終了である第１６行の間の命令が７行に削減できている。ループ処理は繰り返し実行されるものであり、ループ内の命令数を削減することは全体への処理能力向上に貢献できる。
【0049】
図１０には、一連のアセンブリコードの中で、複数の消費者（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ）命令がある場合のアセンブリコードフロー図を示す。生産者（Ｐｒｏｄｕｃｅｒ）命令Ｉ５０１にて生成された変数を、消費者命令Ｉ５０３、Ｉ５０４、Ｉ５０６で利用している場合を示している。この場合、全ての消費者命令の直前に図中ＳＩで表記するロード命令（Ｓｐｉｌｌｉｎｇ ｉｎ）を挿入する。なお、消費者命令Ｉ５０３とＩ５０４の間にループ処理が入っているが、ロード命令の挿入方法に差が無いことに留意されたい。
【0050】
上記スピルアウト有効性解析処理を換言すると、ループ処理内に挿入されたレジスタ間転送命令が扱う変数の値に関して、その変数の値を生成する生産者命令と、当該値を参照する消費者命令の位置を確認し、前記全ての消費者命令が当該ループ処理内に存在しない場合に、生産者命令の後かつ当該ループ処理前に前記変数の値を汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該ループ処理後かつ前記全ての消費者命令の前に前記変数の値をロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する処理、と言える。
【0051】
従来のレジスタリネーミング型プロセッサではスピルアウトが使われるのは、関数コールや汎用レジスタが不足した場合のみであるが、本発明が対象とするリネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサでは、汎用レジスタが充分残っており、かつ関数コールで無い場合であってもスピルアウトを行うことで、プロセッサとしての処理能力を高めることが可能である点に留意されたい。
【0052】
【0053】
・Ｓ１０１： 中間コード生成処理ステップ。
ソースプログラムに対して字句解析、構文解析、意味解析を実行し、中間コードを生成する。
ソースプログラムに対して字句解析、構文解析、意味解析を実行し、中間コードを生成する。
【0054】
・Ｓ１０２： （Ａ）複製必要性解析処理ステップ。
１つの基本ブロックにおける複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入する。詳細は３．１節を参照されたい。
１つの基本ブロックにおける複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入する。詳細は３．１節を参照されたい。
【0055】
・Ｓ１０３： （Ｂ）ループ内定数解析処理ステップ。
ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入する。詳細は３．２節を参照されたい。
ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入する。詳細は３．２節を参照されたい。
【0056】
・Ｓ１０４： （Ｃ）命令間依存解析処理ステップ。
複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入する。詳細は３．３節を参照されたい。
複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入する。詳細は３．３節を参照されたい。
【0057】
・Ｓ１０５： （Ｄ）同一命令参照解析処理ステップ。
複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入する。詳細は３．４節を参照されたい。
複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令（ＲＭＯＶ）を挿入する。詳細は３．４節を参照されたい。
【0058】
・Ｓ１０６： （Ｅ）スピルアウト有効性解析処理ステップ。
ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する。詳細は３．５節を参照されたい。
ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する。詳細は３．５節を参照されたい。
【0059】
・Ｓ１０７： オブジェクトコード生成処理ステップ。
ここでは説明を省略している一般的な最適化処理も行った後、ターゲットとするリネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサに対応したオブジェクトコードを生成する。
ここでは説明を省略している一般的な最適化処理も行った後、ターゲットとするリネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサに対応したオブジェクトコードを生成する。
【0060】
図１１では、（Ａ）～（Ｅ）全ての処理ステップを図示した順に実行しているが、（Ａ）～（Ｅ）のうち何れか少なくとも１つ以上の処理ステップを実行すれば、リネームレス・アウトオブオーダー実行プロセッサに有効なオブジェクトコードを生成することが可能である。また、処理順序も図示した順に限定されない。
【0061】
５．結言
前述の実施形態では、情報変換装置の一例として、ソースプログラムからプロセッサに対応するオブジェクトコードを生成するコンパイル装置を説明したが、オブジェクトコードからさらに高効率のオブジェクトコードに変換する情報変換装置が実施されてもよい。また、コンピュータをこのような情報変換装置として機能させるためのプログラムが頒布されてもよいし、このような情報変換方法が実施されてもよい。
前述の実施形態では、情報変換装置の一例として、ソースプログラムからプロセッサに対応するオブジェクトコードを生成するコンパイル装置を説明したが、オブジェクトコードからさらに高効率のオブジェクトコードに変換する情報変換装置が実施されてもよい。また、コンピュータをこのような情報変換装置として機能させるためのプログラムが頒布されてもよいし、このような情報変換方法が実施されてもよい。
【0062】
さらに次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記プログラムにおいて前記情報変換装置は、前記（Ｂ）ループ内定数解析処理部、を具備するプログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ａ）複製必要性解析処理部では、複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令をオペランドとするレジスタ間転送命令を、（参照数－１）個、当該命令の後方に追加し、参照している複数ｐｈｉ関数のオペランドを相互に異なる命令となるように変更する、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ｂ）ループ内定数解析処理部では、ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、ｐｈｉ関数を頂点、ｐｈｉ関数からｐｈｉ関数への参照を有向辺とした有向グラフを作成し、この有向グラフに有向閉路が存在した場合に、辺の始点となるｐｈｉ関数と辺の終点となるｐｈｉ関数の間にレジスタ間転送命令を追加する、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ｃ）命令間依存解析処理部では、複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、ｐｈｉ関数を頂点、ｐｈｉ関数が参照する命令間のデータ依存を有向辺とした有向グラフを作成し、前記有向グラフ内における有向閉路の有無を判定し、有向閉路が存在しない場合は、トポロジカルソートの各経路が等距離となるようＮＯＰ命令を追加し、有向閉路が存在する場合は、レジスタ間転送命令を追加し、有向閉路を除去することでトポロジカルソートを可能とする、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ｄ）同一命令参照解析処理部では、複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該ｐｈｉ関数をｐｈｉ関数α、ｐｈｉ関数β、ｐｈｉ関数γに分類し、ここで、ｐｈｉ関数αとは、２つの実行経路で同じ命令の結果を参照しているｐｈｉ関数であり、ｐｈｉ関数βとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、そのうち片方だけが分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数であり、ｐｈｉ関数γとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、その両方が分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数であり、ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数βが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令を１つ追加し、ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数γが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令を２つ追加する、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ｅ）スピルアウト有効性解析処理部では、ループ処理内に挿入されたレジスタ間転送命令が扱う変数の値に関して、その変数の値を生成する生産者命令と、当該値を参照する消費者命令の位置を確認し、前記全ての消費者命令が当該ループ処理内に存在しない場合に、前記生産者命令の後かつ当該ループ処理前に前記変数の値を汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該ループ処理後かつ前記全ての消費者命令の前に前記変数の値をロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記プログラムは、コンパイラであり、前記情報変換装置は、ソースプログラムからプロセッサに対応するオブジェクトコードを生成するコンパイル装置であり、ここで前記プロセッサは、過去の実行結果を参照する相対位置をオペランドとする命令コードを実行可能な機能を具備する、プログラム。
情報変換装置であって、（Ａ）～（Ｅ）の何れか１つ以上の構成要素；（Ａ）１つの基本ブロックに存在する複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理部、（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理部、（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理部、（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理部、（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理部、を具備する情報変換装置。
情報変換方法であって、（Ａ）～（Ｅ）の何れか１つ以上の処理ステップ；（Ａ）１つの基本ブロックにおける複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理ステップ、（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理ステップ、（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理ステップ、（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理ステップ、（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理ステップ、を有する情報変換方法。
もちろん、この限りではない。
前記プログラムにおいて前記情報変換装置は、前記（Ｂ）ループ内定数解析処理部、を具備するプログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ａ）複製必要性解析処理部では、複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令をオペランドとするレジスタ間転送命令を、（参照数－１）個、当該命令の後方に追加し、参照している複数ｐｈｉ関数のオペランドを相互に異なる命令となるように変更する、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ｂ）ループ内定数解析処理部では、ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、ｐｈｉ関数を頂点、ｐｈｉ関数からｐｈｉ関数への参照を有向辺とした有向グラフを作成し、この有向グラフに有向閉路が存在した場合に、辺の始点となるｐｈｉ関数と辺の終点となるｐｈｉ関数の間にレジスタ間転送命令を追加する、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ｃ）命令間依存解析処理部では、複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、ｐｈｉ関数を頂点、ｐｈｉ関数が参照する命令間のデータ依存を有向辺とした有向グラフを作成し、前記有向グラフ内における有向閉路の有無を判定し、有向閉路が存在しない場合は、トポロジカルソートの各経路が等距離となるようＮＯＰ命令を追加し、有向閉路が存在する場合は、レジスタ間転送命令を追加し、有向閉路を除去することでトポロジカルソートを可能とする、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ｄ）同一命令参照解析処理部では、複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該ｐｈｉ関数をｐｈｉ関数α、ｐｈｉ関数β、ｐｈｉ関数γに分類し、ここで、ｐｈｉ関数αとは、２つの実行経路で同じ命令の結果を参照しているｐｈｉ関数であり、ｐｈｉ関数βとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、そのうち片方だけが分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数であり、ｐｈｉ関数γとは、２つの実行経路で異なる命令の結果を参照し、その両方が分岐より前の命令を参照しているｐｈｉ関数であり、ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数βが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令を１つ追加し、ｐｈｉ関数αとｐｈｉ関数γが同時に存在する場合は、レジスタ間転送命令を２つ追加する、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記（Ｅ）スピルアウト有効性解析処理部では、ループ処理内に挿入されたレジスタ間転送命令が扱う変数の値に関して、その変数の値を生成する生産者命令と、当該値を参照する消費者命令の位置を確認し、前記全ての消費者命令が当該ループ処理内に存在しない場合に、前記生産者命令の後かつ当該ループ処理前に前記変数の値を汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該ループ処理後かつ前記全ての消費者命令の前に前記変数の値をロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、プログラム。
前記プログラムにおいて、前記プログラムは、コンパイラであり、前記情報変換装置は、ソースプログラムからプロセッサに対応するオブジェクトコードを生成するコンパイル装置であり、ここで前記プロセッサは、過去の実行結果を参照する相対位置をオペランドとする命令コードを実行可能な機能を具備する、プログラム。
情報変換装置であって、（Ａ）～（Ｅ）の何れか１つ以上の構成要素；（Ａ）１つの基本ブロックに存在する複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理部、（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理部、（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理部、（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理部、（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理部、を具備する情報変換装置。
情報変換方法であって、（Ａ）～（Ｅ）の何れか１つ以上の処理ステップ；（Ａ）１つの基本ブロックにおける複数のｐｈｉ関数から参照される命令が存在する箇所を特定し、当該命令箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、複製必要性解析処理ステップ、（Ｂ）ｐｈｉ関数の参照が循環している閉路を特定し、当該閉路に対してレジスタ間転送命令を挿入する、ループ内定数解析処理ステップ、（Ｃ）複数のｐｈｉ関数の参照先となる各命令間にデータ依存がある箇所を特定し、当該箇所にレジスタ間転送命令を挿入する、命令間依存解析処理ステップ、（Ｄ）複数の実行経路で分岐前の同一命令の結果を参照しているｐｈｉ関数がある箇所を特定し、当該実行経路にレジスタ間転送命令を挿入する、同一命令参照解析処理ステップ、（Ｅ）ループ処理内に存在するレジスタ間転送命令が対象とする変数の値を、ループ処理開始前に汎用レジスタ以外の記憶素子にストアし、当該値をループ処理終了後にロードし、前記レジスタ間転送命令を削除する、スピルアウト有効性解析処理ステップ、を有する情報変換方法。
もちろん、この限りではない。
【0063】
最後に、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0064】
１ ：コンパイル装置
２ ：記憶部
２０ ：ソースプログラム
２１ ：コンパイラ
２２ ：オブジェクトコード
２３ ：リンカ
２４ ：実行形式ファイル
３ ：通信部
４ ：制御部
５ ：作業メモリ部
１０ ：通信バス
２ ：記憶部
２０ ：ソースプログラム
２１ ：コンパイラ
２２ ：オブジェクトコード
２３ ：リンカ
２４ ：実行形式ファイル
３ ：通信部
４ ：制御部
５ ：作業メモリ部
１０ ：通信バス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
