编译器分析

㈠ 编译器的代码分析

编译器分析（compiler analysis）的对象是前端生成并传递过来的中间代码，现代的优化型编译器（optimizing compiler）常常用好几种层次的中间代码来表示程序，高层的中间代码（high level IR）接近输入的源程序的格式，与输入语言相关（language dependent），包含更多的全局性的信息，和源程序的结构；中层的中间代码（middle level IR）与输入语言无关，低层的中间代码(Low level IR)与机器语言类似。 不同的分析，优化发生在最适合的那一层中间代码上。
常见的编译分析有函数调用树（call tree），控制流程图（Control flow graph），以及在此基础上的 变量定义－使用，使用－定义链（define-use/use-define or u-d/d-u chain），变量别名分析（alias analysis），指针分析（pointer analysis），数据依赖分析（data dependence analysis）等。
程序分析结果是编译器优化（compiler optimization）和程序变形（compiler transformation）的前提条件。常见的优化和变形有：函数内嵌（inlining），无用代码删除（Dead code elimination），标准化循环结构（loop normalization），循环体展开（loop unrolling），循环体合并，分裂（loop fusion，loop fission），数组填充（array padding），等等。 优化和变形的目的是减少代码的长度，提高内存（memory），缓存（cache）的使用率，减少读写磁盘，访问网络数据的频率。更高级的优化甚至可以把序列化的代码（serial code）变成并行运算，多线程的代码（parallelized，multi-threadedcode）。
机器代码的生成是优化变型后的中间代码转换成机器指令的过程。现代编译器主要采用生成汇编代码（assembly code）的策略，而不直接生成二进制的目标代码（binary object code）。即使在代码生成阶段，高级编译器仍然要做很多分析，优化，变形的工作。例如如何分配寄存器（register allocatioin），如何选择合适的机器指令（instruction selection），如何合并几句代码成一句等等。

㈡ AI编译器技术剖析（二）-传统编译器

AI技术的广泛应用中，智能家居和自动驾驶都依赖于NLP和计算机视觉等AI模型，这些模型部署在云、专用设备和物联网设备中。在将AI模型从研发到实际应用的过程中，编译器的作用日益凸显，特别是在处理非标准算子的模型部署上。AI编译器的兴起预示着未来十年的快速发展。

AI编译器技术建立在传统编译器的基础之上。它首先在IR层面优化模型，然后通过lowering将高级IR转换为传统编译器理解的低级IR，最后依赖传统编译器生成机器码。要理解AI编译器，先要掌握传统编译器的基本原理，包括其预处理、编译和链接流程，以及前端、优化器和后端的分工。

传统编译器的核心是源代码到机器码的转换过程。它通常由预处理器、编译器（分前端、优化器和后端）和链接器组成。编译器负责将高级语言转换为机器代码，而解释器则在运行时进行转换。AOT和JIT编译的区别在于执行时间：AOT在编译前完成，JIT则在运行时动态优化。

主流编译器如GCC，其源代码庞大且复杂，包含语言相关的代码、通用代码和根据机器描述生成的代码。GCC的流程包括词法分析、语法分析、优化，以及目标代码生成。而LLVM提供了一种模块化的编译器框架，支持自定义前端和后端，比如Apple的Clang，它直接支持C++等语言并转化为LLVM IR。

编译器优化是提升性能的关键，包括常量传播、常量折叠、复写传播等。它们通过消除冗余计算和改进代码结构来提高执行效率。例如，通过公共子表达式消除，可以避免不必要的计算；通过函数调用优化，如尾递归优化，减少函数调用的开销。

总的来说，本文概述了传统编译器的基础，以及AI编译器如何在其基础上发展，展示了编译器的架构、优化策略和不同编译器工具的特性，为理解AI编译器技术提供了基础。