畢昇編譯器是針對(duì)華為鯤鵬平臺(tái)打造的一款超級(jí)強(qiáng)大并且好用的高性能編譯軟件，該軟件基于開源LLVM開發(fā)，并進(jìn)行了深度的優(yōu)化和改進(jìn)，同時(shí)將Flang作為默認(rèn)的Fortran語言前端編譯器，除此之外，其中的工具鏈還對(duì)中端及后端的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行了深度優(yōu)化，并集成Auto-tuner特性，支持編譯器自動(dòng)調(diào)優(yōu)。

【功能特色】

　　優(yōu)化特性

　　畢昇編譯器采用多種增強(qiáng)的編譯優(yōu)化技術(shù)，包含但不限于以下優(yōu)化特性：

　　循環(huán)優(yōu)化

　　包括 Loop Unswitching：減少分支跳轉(zhuǎn)的執(zhí)行次數(shù)；Loop unroll-and-jam：改善內(nèi)存和 cache 局部性及利用率；Loop Fusion：直接復(fù)用其他循環(huán)中的值，暴露更多的指令調(diào)度機(jī)會(huì)；Loop Distribution：減少循環(huán)中的寄存器壓力，暴露更多的矢量化機(jī)會(huì)；Loop Unrolling：可以減少動(dòng)態(tài)的指令數(shù)量，發(fā)現(xiàn)更多的優(yōu)化機(jī)會(huì)點(diǎn)，比如數(shù)據(jù)復(fù)用，范圍更廣的指令調(diào)度，以及提高矢量化的數(shù)據(jù)并發(fā)度。

　　內(nèi)存布局優(yōu)化

　　將結(jié)構(gòu)體數(shù)組 (AoS) 轉(zhuǎn)換為數(shù)組結(jié)構(gòu)體 (SoA)，以及數(shù)組的重排列優(yōu)化。通過上述方法，將提高 Cache 的命中率，從而提升程序的性能。

　　軟件預(yù)取

　　畢昇編譯器通過與鯤鵬處理器協(xié)同，將硬件相關(guān)特征準(zhǔn)確建模，使得編譯器預(yù)取分析代碼能夠準(zhǔn)確模擬鯤鵬處理器的訪存特征，進(jìn)而在代碼中插入準(zhǔn)確的預(yù)取指令，從而提高 Cache 命中率，提升程序的性能。

　　自動(dòng)矢量化

　　結(jié)合鯤鵬 NEON / SVE 指令集，畢昇編譯器對(duì)向量自動(dòng)化進(jìn)行了增強(qiáng)，將執(zhí)行操作相似的標(biāo)量化程序轉(zhuǎn)換為向量化程序，從而使計(jì)算機(jī)程序能夠使用一條指令處理多條數(shù)據(jù)，提高程序的性能。

　　Autotuner

　　基于 ML 自動(dòng)搜索技術(shù)，通過多次迭代，在可優(yōu)化空間中尋找最優(yōu)的選項(xiàng)，進(jìn)而編譯出性能更好的目標(biāo)程序。

【支持的編程語言】

　　LLVM是一種涵蓋多種編程語言和目標(biāo)處理器的編譯器，畢昇編譯器聚焦于對(duì)C、C++、Fortran語言的支持，利用LLVM的Clang作為C和C++的編譯和驅(qū)動(dòng)程序，F(xiàn)lang作為Fortran語言的編譯和驅(qū)動(dòng)程序。

　　C，C++程序

　　Clang不僅僅是可以將C, C++程序編譯為LLVM中間表示的IR，它也是一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，會(huì)調(diào)用所有以代碼生成為目標(biāo)的LLVM優(yōu)化遍，直到生成最終的二進(jìn)制文件。畢昇編譯器提供了端到端編譯程序所需的所有工具和庫。

　　Fortran程序

　　Flang是專為LLVM集成而設(shè)計(jì)的Fortran前端，由兩個(gè)組件flang1和flang2組成。它也是一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，將源代碼轉(zhuǎn)換為LLVM IR，前端驅(qū)動(dòng)程序?qū)R傳輸下去進(jìn)行優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成。

【安裝方法】

　　本節(jié)介紹畢昇編譯器的安裝步驟，以下操作均使用root用戶執(zhí)行。

　　獲取畢昇編譯器軟件包，并校驗(yàn)完整性后將其上傳到目標(biāo)執(zhí)行機(jī)。

　　設(shè)置安裝目錄

　　1. 創(chuàng)建畢昇編譯器安裝目錄（這里以/opt/compiler為例）

　　mkdir -p /opt/compiler

　　2. 將畢昇編譯器壓縮包拷貝到安裝目錄下：

　　cp -r bisheng-compiler-1.3.3-aarch64-linux.tar.gz /opt/compiler

　　進(jìn)入壓縮包目錄，執(zhí)行命令解壓縮軟件包。解壓完成后在當(dāng)前目錄下出現(xiàn)名為bisheng-compiler-1.3.3-aarch64-linux的目錄。

　　tar -zxvf bisheng-compiler-1.3.3-aarch64-linux.tar.gz

　　配置畢昇編譯器的環(huán)境變量

　　export PATH=/opt/compiler/bisheng-compiler-1.3.3-aarch64-linux/bin:$PATH

　　export LD_LIBRARY_PATH=/opt/compiler/bisheng-compiler-1.3.3-aarch64-linux/lib:$LD_LIBRARY_PATH

　　安裝完畢后執(zhí)行如下命令驗(yàn)證畢昇編譯器版本：

　　clang -v

　　若返回結(jié)果已包含bisheng compiler版本信息，說明安裝成功。