<html xmlns:v="urn:schemas-microsoft-com:vml" xmlns:o="urn:schemas-microsoft-com:office:office" xmlns:w="urn:schemas-microsoft-com:office:word" xmlns:m="http://schemas.microsoft.com/office/2004/12/omml" xmlns="http://www.w3.org/TR/REC-html40"><head><meta http-equiv=Content-Type content="text/html; charset=utf-8"><meta name=Generator content="Microsoft Word 14 (filtered medium)"><style><!--
/* Font Definitions */
@font-face
        {font-family:Calibri;
        panose-1:2 15 5 2 2 2 4 3 2 4;}
@font-face
        {font-family:Tahoma;
        panose-1:2 11 6 4 3 5 4 4 2 4;}
/* Style Definitions */
p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal
        {margin:0cm;
        margin-bottom:.0001pt;
        font-size:12.0pt;
        font-family:"Times New Roman","serif";}
a:link, span.MsoHyperlink
        {mso-style-priority:99;
        color:blue;
        text-decoration:underline;}
a:visited, span.MsoHyperlinkFollowed
        {mso-style-priority:99;
        color:purple;
        text-decoration:underline;}
span.EmailStyle17
        {mso-style-type:personal-reply;
        font-family:"Calibri","sans-serif";
        color:#1F497D;}
.MsoChpDefault
        {mso-style-type:export-only;
        font-family:"Calibri","sans-serif";
        mso-fareast-language:EN-US;}
@page WordSection1
        {size:612.0pt 792.0pt;
        margin:72.0pt 72.0pt 72.0pt 72.0pt;}
div.WordSection1
        {page:WordSection1;}
--></style><!--[if gte mso 9]><xml>
<o:shapedefaults v:ext="edit" spidmax="1026" />
</xml><![endif]--><!--[if gte mso 9]><xml>
<o:shapelayout v:ext="edit">
<o:idmap v:ext="edit" data="1" />
</o:shapelayout></xml><![endif]--></head><body lang=EN-GB link=blue vlink=purple><div class=WordSection1><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>Hi Sanjay,<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'><o:p> </o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>The behaviour I’m talking about I’ve actually pinned down to CodeGenPrepare not working too well with ISA’s that don’t have a good scaled load. I have a patch to fix it that is going through performance testing now.<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'><o:p> </o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>Your testcase seems specific to x86 – for aarch64 we get the rather spiffy:<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'><o:p> </o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>_Z3fooPii:                              // @_Z3fooPii<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>// BB#0:                                // %entry<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>                add        w8, w1, #1              // =1<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>                add        w9, w1, #2              // =2<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>                ldr           w8, [x0, w8, sxtw #2]<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>                ldr           w9, [x0, w9, sxtw #2]<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>                add         w8, w9, w8<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>                str           w8, [x0, w1, sxtw #2]<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>                ret<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'><o:p> </o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>The sext can be matched as part of the addressing mode for AArch64 – maybe it’s something in codegenprepare for x86 going awry?<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'><o:p> </o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>Cheers,<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'><o:p> </o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'>James<o:p></o:p></span></p><p class=MsoNormal><span style='font-size:11.0pt;font-family:"Calibri","sans-serif";color:#1F497D'><o:p> </o:p></span></p><div style='border:none;border-left:solid blue 1.5pt;padding:0cm 0cm 0cm 4.0pt'><div><div style='border:none;border-top:solid #B5C4DF 1.0pt;padding:3.0pt 0cm 0cm 0cm'><p class=MsoNormal><b><span lang=EN-US style='font-size:10.0pt;font-family:"Tahoma","sans-serif"'>From:</span></b><span lang=EN-US style='font-size:10.0pt;font-family:"Tahoma","sans-serif"'> Sanjay Patel [mailto:spatel@rotateright.com] <br><b>Sent:</b> 26 June 2014 18:11<br><b>To:</b> Manjunath DN<br><b>Cc:</b> James Molloy; llvmdev@cs.uiuc.edu<br><b>Subject:</b> Re: [LLVMdev] Contributing the Apple ARM64 compiler backend<o:p></o:p></span></p></div></div><p class=MsoNormal><o:p> </o:p></p><div><div><p class=MsoNormal>>> We've also seen similar instances where multiple registers are used to compute very similar<br>>> addresses (such as x+0 and x+4!) and this increases register pressure.<br><br>I don't have an ARM enabled build of the tools to test with, but I suspect what I'm seeing here:<br><a href="http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=20134">http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=20134</a><o:p></o:p></p></div><p class=MsoNormal> <o:p></o:p></p><div><p class=MsoNormal>...would also be bad on AArch64.<o:p></o:p></p></div><div><p class=MsoNormal><o:p> </o:p></p><div><p class=MsoNormal>On Wed, Jun 25, 2014 at 8:58 PM, Manjunath DN <<a href="mailto:manjunath.dn@gmail.com" target="_blank">manjunath.dn@gmail.com</a>> wrote:<o:p></o:p></p><div><div><p class=MsoNormal>HI James,<o:p></o:p></p></div><div><p class=MsoNormal>Thanks for your reply and hints on what can be done for the Aarch64 backend optimization for llvm<o:p></o:p></p></div><div><p class=MsoNormal>We have SPEC license and v8 hardware. So I will start looking into it<o:p></o:p></p></div><div><p class=MsoNormal>warm regards<o:p></o:p></p></div><div><p class=MsoNormal>Manjunath<o:p></o:p></p></div><div><p class=MsoNormal> <o:p></o:p></p></div></div><div><div><div><p class=MsoNormal style='margin-bottom:12.0pt'><o:p> </o:p></p><div><p class=MsoNormal>On Wed, Jun 25, 2014 at 8:42 PM, James Molloy <<a href="mailto:james.molloy@arm.com" target="_blank">james.molloy@arm.com</a>> wrote:<o:p></o:p></p><p class=MsoNormal style='margin-bottom:12.0pt'>Hi Manjunath,<br><br>At the time of writing that status we had only done our initial analysis.<br>This was done without real hardware and attempted to identify poor code<br>sequences but we were unable to quantify how much effect this would actually<br>have.<br><br>Since then we've done more analysis using Cortex-A57 and Cortex-A53 on an<br>internal development platform.<br><br>For SPEC, we are between 10% and 0% behind GCC on 9 benchmarks, and 25%<br>ahead on one benchmark. Most benchmarks are less than 5% behind GCC.<br><br>Because of the licencing of SPEC, I have to be quite restricted in what I<br>say and I can't give any numbers - sorry about that.<br><br>We are focussing on Cortex-A57, and the things we've identified so far are:<br>  * The CSEL instruction behaves worse than the equivalent branch structure<br>in at least one benchmark. In an out of order core, select-like instructions<br>are going to be slower than their branched equivalent if the branch is<br>predictable due to CSEL having two dependencies.<br><br>  * Redundant calculations inside if conditions. We've seen:<br>    1. "if (a[x].b < c[y].d || a[x].e > c[y].f)" - the calculations of a[x]<br>and c[y] are repeated, when they are common. We've also seen similar<br>instances where multiple registers are used to compute very similar<br>addresses (such as x+0 and x+4!) and this increases register pressure.<br>    2. "if (a < 0 && b == c || a > 0 && b == d)" - the first comparison of<br>'a' against zero is done twice, when the flag results of the first<br>comparison could be used for the second comparison.<br><br>  * For a loop such as "for (i = 0; i < n; ++i)<br>{do_something_with(&x[i]);}", GCC is using &x[i] as the loop induction<br>variable where LLVM uses i and performs the calculation &x[i] on every<br>iteration. This only creates one more add instruction but the loop we see it<br>in only has 5 or so instructions.<br><br>  * The inline heuristics are way behind GCC's. If we crank the inline<br>threshold up to 1000, we can remove a 6.5% performance regression from one<br>benchmark entirely.<br><br>  * We're generating (due to SLP vectorizer and a DAG combine) loads into Q<br>registers when merging consecutive loads. This is bad, because there are no<br>callee-saved Q registers! So if the live range crosses a function call, it<br>will have to be immediately spilled again.  This can be easily fixed by<br>using load-pair instructions instead. I have a patch to fix this.<br><br>The list above is non-exhaustive and only contains things that we think may<br>affect multiple benchmarks or real-world code.<br><br>I've also noticed:<br>  * Our inline memcpy expansion pass is emitting "LDR q0, [..]; STR q0,<br>[..]" pairs, which is less than ideal on A53. If we switched to emitting<br>"LDP x0, x1, [..]; STP x0, x1, [..]", we'd get around 30% better inline<br>memcpy performance on A53. A57 seems to deal well with the LDR q sequence.<br><br>I'm sorry I'm unable to provide code samples for most of the issues found so<br>far - this is an artefact of them having come from SPEC. Trivial examples do<br>not always show the same behaviour, and as we're still investigating we<br>haven't yet been able to reduce most of these to an anonymisable testcase.<br><br>Hope this helps, but doubt it does,<br><br>James<br><br>> -----Original Message-----<br>> From: <a href="mailto:llvmdev-bounces@cs.uiuc.edu" target="_blank">llvmdev-bounces@cs.uiuc.edu</a> [mailto:<a href="mailto:llvmdev-bounces@cs.uiuc.edu" target="_blank">llvmdev-bounces@cs.uiuc.edu</a>] On<br>> Behalf Of Manjunath N<br>> Sent: 24 June 2014 10:45<br>> To: <a href="mailto:llvmdev@cs.uiuc.edu" target="_blank">llvmdev@cs.uiuc.edu</a><br>> Subject: Re: [LLVMdev] Contributing the Apple ARM64 compiler backend<br>><br>><br>><br>> Eric Christopher <echristo <at> <a href="http://gmail.com" target="_blank">gmail.com</a>> writes:<br>><br>> ><br>> > > The big pain issues I see merging from ARM64 to AArch64 are:<br>> > > 1.      Apple have created a fairly complete scheduling model already<br>> for<br>> > > ARM64, and we'd have to merge the partial? model in AArch64 and<br>> theirs.<br>> We<br>> > > risk regressing performance on Apple's targets here, and we can't<br>> determine<br>> > > ourselves whether we have or not. This is not ideal.<br>> > > 2.      Porting over the DAG-to-DAG optimizations and any other<br>> > > optimizations that rely on the tablegen layout will be very tricky.<br>> > > 3.      The conditional compare pass is fairly comprehensive - we'd<br>> have<br>> to<br>> > > port that over or rewrite it and that would be a lot of work.<br>> > > 4.      A very quick analysis last night indicated that ARM64 has<br>> > > implemented just under half of the optimizations we discovered<br>> opportunities<br>> > > for in SPEC and EEMBC. That's a fairly comprehensive number of<br>> > > optimizations, and they won't all be easy to port.<br>> Eric,<br>> You mention that there a quite a few  optimization opportunities in SPEC<br>> 2000/ EEMBC.<br>> I am looking to optimize the Aarch64 backend. Could you please let me know<br>> the big optimizations possible?<br>><br>><br>><br>> _______________________________________________<br>> LLVM Developers mailing list<br>> <a href="mailto:LLVMdev@cs.uiuc.edu" target="_blank">LLVMdev@cs.uiuc.edu</a>         <a href="http://llvm.cs.uiuc.edu" target="_blank">http://llvm.cs.uiuc.edu</a><br>> <a href="http://lists.cs.uiuc.edu/mailman/listinfo/llvmdev" target="_blank">http://lists.cs.uiuc.edu/mailman/listinfo/llvmdev</a><br><br><br><br><o:p></o:p></p></div><p class=MsoNormal><br><br clear=all><o:p></o:p></p></div></div><p class=MsoNormal><span style='color:#888888'>-- <o:p></o:p></span></p><div><p class=MsoNormal><span style='color:#888888'>=========================================<br>warm regards,<br>Manjunath DN<o:p></o:p></span></p></div></div><p class=MsoNormal style='margin-bottom:12.0pt'><br>_______________________________________________<br>LLVM Developers mailing list<br><a href="mailto:LLVMdev@cs.uiuc.edu">LLVMdev@cs.uiuc.edu</a>         <a href="http://llvm.cs.uiuc.edu" target="_blank">http://llvm.cs.uiuc.edu</a><br><a href="http://lists.cs.uiuc.edu/mailman/listinfo/llvmdev" target="_blank">http://lists.cs.uiuc.edu/mailman/listinfo/llvmdev</a><o:p></o:p></p></div><p class=MsoNormal><br><br clear=all><br>-- <br>Sanjay Patel<br>RotateRight, LLC<br><a href="http://www.rotateright.com">http://www.rotateright.com</a> <o:p></o:p></p></div></div></div></div></body></html>