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AI编译器Pass调优实战100例

共计 100 章节

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Pass执行顺序分析

使用opt工具分析给定LLVM IR… · 识别冗余Pass并优化顺序 · 减少编译时间

Pass执行顺序分析

死代码消除增强

实现一个自定义Pass · 在现有DCE基础上增加对不可达代码的… · 并验证效果

死代码消除增强Pass

循环不变式外提优化

编写Pass将循环内不变计算外提 · 并对比优化前后的IR和运行时间

循环不变式外提优…Pass

全局值编号实现

实现一个简单的全局值编号Pass · 消除冗余计算 · 并测试其正确性

全局值编号实现Pass

指令合并优化

实现Pass将连续的算术指令合并为单… · 减少指令数

指令合并优化Pass

函数内联策略调优

调整内联Pass的参数（如阈值） · 分析不同策略对性能和代码大小的影响

函数内联策略调优Pass

循环展开因子选择

通过实验确定不同循环展开因子对性能的… · 并实现自动选择因子的Pass

循环展开因子选择通过实验确定不同…

向量化Pass调优

调整LoopVectorizePas… · 使特定循环成功向量化 · 并验证加速比

SLP向量化优化

实现或调优SLP向量化Pass · 对基本块中的相似操作进行向量化

SLP向量化优化

LICM与别名分析结合

利用别名分析改进LICM · 安全地外提更多循环不变式

LICM别名分析结合

尾调用优化实现

实现尾调用优化Pass · 将尾递归转换为循环 · 并测试性能提升

尾调用优化实现Pass

常量传播与折叠增强

扩展常量传播Pass · 处理更多场景（如条件常量） · 并验证优化效果

常量传播折叠增强

部分冗余消除

实现PRE Pass · 消除部分冗余计算 · 并对比优化前后IR

部分冗余消除PRE

支配树优化应用

利用支配树信息优化Pass · 如提升代码放置位置 · 减少分支

支配树优化应用Pass

寄存器分配优化

调优寄存器分配器（如greedy）的… · 减少溢出 · 提高性能

寄存器分配优化greedy

指令调度优化

实现或调优指令调度Pass · 减少流水线停顿 · 提高ILP

指令调度优化Pass

内存访问优化

实现Pass将循环内不变量内存访问外… · 或合并连续访问

内存访问优化Pass

数据预取优化

在循环中插入预取指令 · 通过实验确定最佳预取距离

数据预取优化循环

实现Pass将条件分支转换为无分支代… · 减少分支预测失败

分支优化Pass

函数属性推断

实现Pass推断函数属性（如read… · nosync） · 并利用属性优化调用点

函数属性推断Pass

参数属性优化

分析函数参数的使用 · 添加nocapture等属性 · 并优化调用约定

参数属性优化分析函数参数的使…

全局优化模块

实现跨函数优化Pass · 如全局常量传播 · 并评估效果

全局优化模块Pass

IPO优化实践

利用ThinLTO或常规LTO进行跨… · 并分析性能提升

IPO优化实践

Profile Guided Optimization

使用PGO优化一个程序 · 对比优化前后的性能 · 并调整采样频率

控制流图简化

实现Pass简化CFG · 如合并基本块 · 消除不可达块

控制流图简化Pass

优化switch语句 · 将其转换为查找表或二叉比较树 · 并比较性能

间接调用优化

实现Pass将间接调用转换为直接调用… · 并测试

间接调用优化Pass

虚函数调用优化

利用devirtualization… · 并分析效果

虚函数调用优化devirtualiza…

异常处理优化

优化异常处理路径 · 减少开销 · 如使用seh或强制内联

异常处理优化优化异常处理路径

原子操作优化

实现Pass将原子操作替换为更高效的… · 并验证

原子操作优化Pass

内存分配优化

实现Pass将malloc/free… · 并评估性能

内存分配优化Pass

循环融合优化

实现循环融合Pass · 将多个可融合循环合并 · 减少循环开销

循环融合优化Pass

循环分发优化

实现循环分发Pass · 根据条件将循环分发为多个版本 · 提高优化机会

循环分发优化Pass

循环剥离优化

实现循环剥离Pass · 将循环首尾迭代剥离以优化对齐等

循环剥离优化Pass

循环版本化优化

实现循环版本化Pass · 为不同运行时条件生成不同版本

循环版本化优化Pass

循环旋转优化

实现循环旋转Pass · 将条件分支移出循环 · 便于其他优化

循环旋转优化Pass

循环展开与Jam

实现循环展开与Jam Pass · 提高数据局部性

Jam循环展开

循环分布优化

实现循环分布Pass · 将大循环拆分为多个小循环 · 提高缓存利用率

循环分布优化Pass

循环交换优化

实现循环交换Pass · 优化嵌套循环的访问模式

循环交换优化Pass

循环逆优化

实现循环逆优化Pass · 将for循环转换为while循环 · 便于优化

循环逆优化Pass

循环不变代码外提增强

在LICM基础上增加对条件不变代码的… · 并测试

循环不变代码外提…LICM

循环强度削减

实现循环强度削减Pass · 将乘法替换为加法 · 并验证

循环强度削减Pass

循环归纳变量优化

优化归纳变量 · 消除不必要的变量 · 简化循环

循环归纳变量优化优化归纳变量

循环终止条件优化

优化循环终止条件 · 如将比较替换为计数器递减

循环终止条件优化优化循环终止条件

循环边界分析

实现Pass分析循环边界 · 用于优化数组访问和预取

循环边界分析Pass

循环访问分析

分析循环中的内存访问模式 · 识别可向量化或可缓存优化的访问

循环访问分析分析循环

循环依赖分析

实现循环依赖分析Pass · 用于判断循环并行化可行性

循环依赖分析Pass

循环并行化

实现OpenMP并行化Pass · 将可并行循环转换为并行循环

循环并行化OpenMP

GPU循环优化

针对GPU架构优化循环 · 如循环展开和向量化 · 并评估性能

GPU循环优化

SIMD指令选择优化

调优指令选择Pass · 使代码生成更高效的SIMD指令

SIMD指令选择优化

针对ARM NEON优化代码 · 如使用内建函数或自动向量化

针对x86 AVX指令集优化代码 · 提高浮点运算性能

GPU内存访问优化

优化GPU内核中的内存访问模式 · 如合并访问

GPU内存访问优化

GPU线程配置优化

通过实验确定最佳线程块大小 · 并实现自动配置Pass

GPU线程配置优化

GPU共享内存优化

优化使用共享内存的GPU代码 · 减少bank冲突

GPU共享内存优化

GPU寄存器优化

调整GPU代码的寄存器使用 · 减少寄存器溢出

GPU寄存器优化

GPU循环展开优化

针对GPU循环展开进行调优 · 提高指令级并行

GPU循环展开优化

GPU条件分支优化

优化GPU代码中的条件分支 · 减少线程发散

GPU条件分支优化

GPU数据预取优化

在GPU代码中插入预取指令 · 隐藏内存延迟

GPU数据预取优化

GPU内核融合优化

将多个GPU内核融合为一个 · 减少内核启动开销

GPU内核融合优化

GPU内核参数优化

优化内核参数传递 · 如使用常量内存

GPU内核参数优化

GPU内存布局优化

优化数据结构布局 · 如使用结构体数组 · 提高访问效率

GPU内存布局优化

GPU原子操作优化

优化GPU原子操作 · 减少竞争 · 如使用私有化

GPU原子操作优化

GPU归约优化

实现高效的GPU归约算法 · 如树形归约

GPU归约优化

GPU扫描优化

实现高效的GPU扫描（prefix…

GPU扫描优化

GPU排序优化

实现或调优GPU排序算法 · 如基数排序

GPU排序优化

GPU矩阵乘法优化

优化GPU矩阵乘法 · 使用分块和共享内存

GPU矩阵乘法优化

GPU卷积优化

优化GPU卷积操作 · 使用im2col或Winograd

GPU卷积优化

GPU深度学习算子优化

针对深度学习框架中的算子进行GPU优…

GPU深度学习算子优化

TPU算子优化

针对TPU架构优化算子 · 如矩阵乘和卷积

TPU算子优化

NPU算子优化

针对NPU架构优化算子 · 如激活函数和池化

NPU算子优化

FPGA算子优化

针对FPGA实现算子优化 · 如流水线设计

FPGA算子优化

自定义硬件加速器优化

针对自定义加速器优化代码 · 如使用特定指令

自定义硬件加速器…针对自定义加速器…

多线程优化

使用OpenMP或pthread优化… · 减少同步开销

多线程优化OpenMP

任务并行优化

使用TBB或任务库优化任务并行程序

任务并行优化TBB

数据并行优化

使用MPI优化分布式数据并行程序

数据并行优化MPI

流水线并行优化

实现流水线并行 · 提高吞吐量

流水线并行优化实现流水线并行

内存层次优化

优化数据布局以利用缓存 · 如循环分块

内存层次优化优化数据布局以利…

缓存阻塞优化

实现循环分块Pass · 提高缓存命中率

缓存阻塞优化Pass

数据对齐优化

优化数据对齐 · 如使用alignas · 提高内存访问效率

数据对齐优化优化数据对齐

内存合并优化

优化内存访问模式 · 合并非连续访问

内存合并优化优化内存访问模式

内存池优化

实现内存池Pass · 减少malloc/free开销

内存池优化Pass

栈上内存优化

将堆分配转换为栈分配 · 减少分配开销

栈上内存优化将堆分配转换为栈…

全局变量优化

优化全局变量的访问 · 如使用线程局部存储

全局变量优化优化全局变量的访…

结构体优化

优化结构体布局 · 如字段重排 · 减少填充

结构体优化优化结构体布局

优化数组访问 · 如使用行主序或列主序

数组优化优化数组访问

字符串优化

优化字符串操作 · 如使用SSE指令

字符串优化优化字符串操作

数学函数优化

优化数学函数 · 如使用快速近似或查表

数学函数优化优化数学函数

位操作优化

优化位操作 · 如使用位运算代替乘除

位操作优化优化位操作

分支预测优化

优化分支预测 · 如使用likely/unlikely

分支预测优化优化分支预测

异常处理开销优化

减少异常处理开销 · 如使用错误码

异常处理开销优化减少异常处理开销

优化运行时类型识别 · 如使用虚函数代替dynamic_ca…

虚函数表优化

优化虚函数表布局 · 减少缓存未命中

虚函数表优化优化虚函数表布局

模板实例化优化

减少模板实例化数量 · 如使用extern模板

模板实例化优化减少模板实例化数…

编译时间优化

优化编译时间 · 如使用预编译头或减少模板

编译时间优化优化编译时间

代码大小优化

优化代码大小 · 如使用-Os并调整Pass

代码大小优化优化代码大小

启动时间优化

优化程序启动时间 · 如延迟初始化

启动时间优化优化程序启动时间

优化代码以降低功耗 · 如减少不必要的计算

功耗优化优化代码以降低功…

实时性优化

优化代码以满足实时性要求 · 如减少最坏情况执行时间

实时性优化优化代码以满足实…

安全性优化

优化代码以增强安全性 · 如添加边界检查

安全性优化优化代码以增强安…