外国primop的cmm调用格式（integer-gmp示例）

时间：2013-04-17 18:34:03

标签： haskell ghc

我一直在检查integer-gmp源代码，以了解如GHC Primops page所记载的cmm如何实现外国初学者。我知道使用llvm hack或fvia-C / gcc实现它们的技术 - 这对我来说是理解interger-gmp库使用的第三种方法的更多学习经验。

所以，我查看了MSFT页面(pdf link)上的CMM教程，经历了GHC CMM page，仍然有一些未解决的问题（很难将所有这些概念保持在头脑而不深入CMM这是什么我现在在做）。这个代码片段来自integer-bmp cmm file：

integer_cmm_int2Integerzh (W_ val)
{
   W_ s, p; /* to avoid aliasing */

   ALLOC_PRIM_N (SIZEOF_StgArrWords + WDS(1), integer_cmm_int2Integerzh, val);

   p = Hp - SIZEOF_StgArrWords;
   SET_HDR(p, stg_ARR_WORDS_info, CCCS);
   StgArrWords_bytes(p) = SIZEOF_W;

   /* mpz_set_si is inlined here, makes things simpler */
   if (%lt(val,0)) {
        s  = -1;
        Hp(0) = -val;
   } else {
     if (%gt(val,0)) {
        s = 1;
        Hp(0) = val;
     } else {
        s = 0;
     }
  }

   /* returns (# size  :: Int#,
                 data  :: ByteArray#
               #)
   */
   return (s,p);
}

如ghc cmm header中所定义：

W_ is alias for word.
ALLOC_PRIM_N is a function for allocating memory on the heap for primitive object.
Sp(n) and Hp(n) are defined as below (comments are mine):
#define WDS(n) ((n)*SIZEOF_W) //WDS(n) calculates n*sizeof(Word)
#define Sp(n)  W_[Sp + WDS(n)]//Sp(n) points to Stackpointer + n word offset?
#define Hp(n)  W_[Hp + WDS(n)]//Hp(n) points to Heap pointer + n word offset?

我不理解5-9行（如果你有1/0混淆，第1行就是开头）。更具体地说：

  • 为什么ALLOC_PRIM_N（bytes，fun，arg）的函数调用格式是这样的？
  • 为什么p会这样操纵？

我理解的功能（通过查看Prim.hs中的函数签名）接受一个int，并返回一个（int，byte数组）（分别存储在s，p在代码中）。

对于想知道if block内联电话的任何人，都是gmp mpz_init_si function的cmm实现。我的猜测是，如果通过ccall调用目标文件中定义的函数，则无法内联（这是有意义的，因为它是对象代码，而不是中间代码 - LLVM方法似乎更适合通过LLVM IR内联）。因此，优化是定义要内联的函数的cmm表示。如果这个猜测是错误的，请纠正我。

非常感谢第5-9行的解释。关于integer-gmp文件中定义的其他宏，我有更多的问题，但在一篇文章中提问可能太多了。如果您可以使用Haskell维基页面或博客回答问题（您可以将链接发布为答案），那将非常感激（如果您这样做，我也会欣赏一个整数的逐步演练） -gmp cmm宏，例如GMP_TAKE2_RET1）。

2 个答案:

答案 0 :(得分：5)

这些行在Haskell堆上分配一个新的ByteArray＃，所以为了理解它们，首先需要了解一下GHC堆的管理方式。

  • 每个功能（=执行Haskell代码的OS线程）都有自己的专用托儿所，这是一个正常的堆区域，像这样的小分配。对象只是从低地址到高地址顺序分配到此区域，直到该功能尝试进行超出托儿所剩余空间的分配，从而触发垃圾收集器。

  • 所有堆对象都与字大小的倍数对齐，即32位系统上的4个字节和64位系统上的8个字节。

  • Cmm级别寄存器Hp指向已在托儿所中分配的最后一个单词（的开头）。 HpLim指向可以在托儿所分配的最后一个单词。 （HpLim也可以被另一个线程设置为0来停止GC的世界，或发送异步异常。）

  • https://ghc.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/Rts/Storage/HeapObjects包含有关各个堆对象布局的信息。值得注意的是，每个堆对象都以 info指针开头，其中（以及其他）标识它是什么类型的堆对象。

Haskell类型ByteArray＃是使用堆对象类型ARR_WORDS实现的。 ARR_WORDS对象只包含（后跟一个信息指针）大小（以字节为单位）后跟任意数据（有效负载）。 GC不解释有效负载，因此它不能存储指向Haskell堆对象的指针，但它可以存储任何其他内容。 SIZEOF_StgArrWords是所有ARR_WORDS堆对象共有的头的大小，在这种情况下，有效负载只是一个单词，因此SIZEOF_StgArrWords + WDS（1）是我们需要分配的空间量。

ALLOC_PRIM_N（SIZEOF_StgArrWords + WDS（1），integer_cmm_int2Integerzh，val）扩展为类似

Hp = Hp + (SIZEOF_StgArrWords + WDS(1));
if (Hp > HpLim) {
    HpAlloc = SIZEOF_StgArrWords + WDS(1);
    goto stg_gc_prim_n(integer_cmm_int2Integerzh, val);
}

第一行将Hp增加了要分配的数量。第二行检查堆溢出。第三行记录了我们尝试分配的金额，因此GC可以撤消它。第四行调用GC。

第四行是最有趣的。参数告诉GC如何在垃圾收集完成后重新启动线程：它应该使用参数val重新调用integer_cmm_int2Integerzh。 stg_gc_prim_n中的“_n”（以及ALLOC_PRIM_N中的“_N”）表示val是非指针参数（在本例中为Int＃）。如果val是指向Haskell堆对象的指针，则GC需要知道它是活动的（因此它不会被收集）并使用对象的新地址重新调用我们的函数。在那种情况下，我们使用_p变体。还有一些变体，如_pp用于多个指针参数，_d用于Double＃参数等等。

在第5行之后，我们已经成功分配了一个SIZEOF_StgArrWords + WDS（1）字节的块，并且记住，Hp指向它的最后一个字。因此，p = Hp - SIZEOF_StgArrWords将p设置为该块的开头。第8行填充p的info指针，将新创建的堆对象标识为ARR_WORDS。 CCCS是当前的成本中心堆栈，仅用于分析。启用性能分析时，每个堆对象都包含一个额外的字段，该字段基本上标识谁负责其分配。在非分析构建中，没有CCCS，SET_HDR只设置信息指针。最后，第9行填写了ByteArray＃的大小字段。函数的其余部分填充有效负载并返回符号值和ByteArray＃对象指针。

所以，这最终更多地是关于GHC堆而不是关于Cmm语言，但我希望它有所帮助。

答案 1 :(得分：3)

enter image description here

所需知识

为了执行算术和逻辑操作，计算机的 CPU <数字电路称为 ALU （算术逻辑单元）< / strong>（中央处理单位）。 ALU从输入寄存器加载数据。 处理器寄存器在 L1缓存中内存存储 <在 SRAM 中实现的3个CPU时钟周期内的数据请求<随机存取存储器）位于 CPU芯片。处理器通常包含几种寄存器，通常由它们可以容纳的位数区分。

数字以离散位表示，可以保存有限数量的值。通常，数字具有以下编程语言（in Haskell）公开的基本类型：

 8 bit numbers = 256 unique representable values
16 bit numbers = 65 536 unique representable values
32 bit numbers = 4 294 967 296 unique representable values
64 bit numbers = 18 446 744 073 709 551 616 unique representable values
这些类型的

固定精度算术已经在硬件中实现。 字大小是指计算机的CPU可以一次处理的位数。对于 x86 架构，这是 32位而 x64 ，这是 64位。

IEEE 754 定义 {16,32,64,128}位数的标准浮点数。例如32位点数（4 294 967 296唯一）值<）> 近似值 [ - 3.402823e38至3.402823e38] ，准确度至少 7 浮点数的位

enter image description here

另外

首字母缩略词 GMP 表示 GNU多精度算术库，并添加了对软件模拟的任意精度算术的支持。 格拉斯哥Haskell编译器整数实现使用它。

  

GMP的目标是比所有操作数的任何其他bignum库更快   大小。这样做的一些重要因素是：

     
      
  • 使用全字作为基本算术类型。
    •   
  • 针对不同的操作数大小使用不同的算法;对于非常大的数字，速度更快的算法对于小数字通常较慢   号。
    •   
  • 针对最重要的内部循环高度优化的汇编语言代码，专门针对不同的处理器。
    •   

答案

对于一些Haskell可能稍微难以理解语法，所以这里是javascript版本

var integer_cmm_int2Integerzh = function(word) {
  return WORDSIZE == 32 
    ? goog.math.Integer.fromInt(word))
    : goog.math.Integer.fromBits([word.getLowBits(), word.getHighBits()]);
};

goog 所使用的Google Closure library类位于Math.Integer。被叫函数：

goog.math.Integer.fromInt = function(value) {
  if (-128 <= value && value < 128) {
    var cachedObj = goog.math.Integer.IntCache_[value];
    if (cachedObj) {
      return cachedObj;
    }
  }

  var obj = new goog.math.Integer([value | 0], value < 0 ? -1 : 0);
  if (-128 <= value && value < 128) {
    goog.math.Integer.IntCache_[value] = obj;
  }
  return obj;
};
goog.math.Integer.fromBits = function(bits) {
  var high = bits[bits.length - 1];
  return new goog.math.Integer(bits, high & (1 << 31) ? -1 : 0);
};

这不完全正确，因为返回类型应为return (s,p);其中

  • s是值
  • p是标志

为了解决这个问题，应该创建GMP包装器。这已在Haskell to JavaScript compiler项目（source link）中完成。

第5-9行

ALLOC_PRIM_N (SIZEOF_StgArrWords + WDS(1), integer_cmm_int2Integerzh, val);
p = Hp - SIZEOF_StgArrWords;
SET_HDR(p, stg_ARR_WORDS_info, CCCS);
StgArrWords_bytes(p) = SIZEOF_W;

如下

  • 将空格分配为新单词
  • 创建指向它的指针
  • 设置指针值
  • 设置指针类型大小
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