Эльбрус/портирование

Перенос ПО на платформу Эльбрус

При сборке существующих программ порой возникает ряд типичных проблем и вопросов, которые отчасти систематизированы ниже (см. тж. страничку по компилятору).

В ALT RPM реализован макрос %e2k, рекомендуемый к применению в %ifarch.

configure: error: cannot guess build type; you must specify one

В архив исходников программы включены устаревшие копии этих файлов, поддержка e2k добавлена в gnu-config в 2015 году; достаточно обновить их вручную из свежей системной версии этого пакета или automake (который с большей вероятностью окажется под рукой) либо выполнить autoreconf -fisv:

cp -aLt . -- /usr/share/automake/config.{guess,sub}

В %changelog можно добавить, например:

- fix build on newer arches

тесты на порядок байтов/битность

Нередко попадаются программы, которые интересует только длина указателей (размер integer) и, возможно, endianness; поскольку e2k -- 64-разрядная LE-архитектура, ищем подстроку вроде __amd64__, читаем контекст, добавляем аналогично __e2k__.

В альтовых пакетах на cmake исправления проверок битности порой выглядят примерно так:

-%ifarch x86_64
+%if "%_lib" == "lib64"
 export LIB_SUFFIX=64
 %endif

- fixed build on 64-bit architectures

В проектах на boost порой попадается тот ax_boost_base.m4, где в тест на lib64 забит список архитектур; его придётся поправить перед запуском autoreconf как-то так:

%ifarch %e2k ppc64le riscv64
sed -i 's,aarch64,&|riscv64|ppc64le|e2k,' m4/ax_boost_base.m4
%endif

Про невыровненный доступ к памяти на версиях архитектуры до пятой включительно ("Эльбрус-8СВ") известно, что он достаточно дорогой; поэтому про unaligned access интересующемуся коду можно сообщить, что таковой отсутствует.

SIMD

Алгоритм портирования таких программ простой:

1. ищем в исходниках макрос __x86_64__ или на худой конец i386; если они покрывают фрагменты кода с SIMD-интринсиками (функции, имена которых начинаются на _mm_), то нам повезло;
2. заменяем defined __x86_64__ на defined __x86_64__ || defined __e2k__;
3. если попадается динамическая проверка наличия MMX/SSE, то указываем, что у нас всё есть до SSE4.1;
4. к asm-вставкам нужно творчески подходить, но чаще проще готовый generic-вариант кода использовать.

Примечание: несмотря на некоторую аппаратную поддержку выполнения SIMD-инструкций, по сути они реализуются в компиляторе и осмысленность задействования может отличаться от проекта к проекту -- возможно замедление, особенно на AVX* и архитектурах ранее e2kv5.

компилятор/архитектура

Имейте в виду при выписывании #ifdef:

• __e2k__ — это архитектура,
• __LCC__ — компилятор.

Во-первых, lcc есть не только для e2k (привет sparc), поэтому если делается патч под особенности lcc (и, вероятнее всего, фроентенда edg), то правильнее использовать __LCC__ .

Во-вторых, со временем на e2k могут появится и другие компиляторы, например, clang через соответствующий бэкенд на основе lcc. И у них уже может не быть макроса __LCC__ , а вот __e2k__ будет.

Поэтому мне представляется правильным архитектурно-зависимые изменения в e2k заворачивать, а компиляторо-зависимые в LCC. Понятно, что в реальной жизни их отличить не всегда просто. - @bircoph

отсутствие makecontext()

На Эльбрусах makecontext_e2k() выделяет память под дополнительные стеки, поэтому если просто заменить s/makecontext/makecontext_e2k/, в программе может появиться утечка памяти. Нужно ещё поставить вызов freecontext_e2k() там, где выделенный для makecontext_e2k() ucp.uc_stack перестаёт использоваться под данный контекст, т.е. где:

1. ucp.uc_stack освобождается через free();
2. ucp.uc_stack переиспользуется, например, под другой контекст.

отсутствие cpuid.h

Обуславливаем соответствующий #include и обращения к функциям так:

#if defined(__i386__) || defined(__x86_64__)

...не забывая добавить подходящую по смыслу заглушку вместо результата функции.

При необходимости подробного различения процессоров "Эльбрус" обратите внимание на __builtin_cpu_is(); в lcc от 1.23.23 и 1.24.10 должны быть доступны более удобные __builtin_cpu_name() и __builtin_cpu_arch() (#4484).

SIGILL вместо ожидаемого сигнала

Обратите внимание, что на e2k в некоторых случаях можно получить SIGILL (Illegal instruction) вместо ожидаемого SIGSEGV (Segmentation fault), SIGBUS (Bus error) или SIGFPE (Floating point exception).

Не тот сигнал приходит, как правило, либо в результате работы оптимизаций, либо при ручном написании кода на ассемблере или ассемблерных вставках. Если по каким-то причинам нужно поймать именно тот сигнал, который бы поймался на других архитектурах, то следует использовать режим с отключением оптимизаций, задействующих полуспекулятивный режим исполнения:

• -O0 -- режим компиляции без оптимизаций;
• -O1 -- минимальный набор оптимизаций;
• -fcontrol-spec -- запрет полуспекулятивных обращений к памяти (для сохранения сингалов SIGSEGV и SIGBUS);
• -fno-fp-spec -- запрет полуспекулятивных вещественных операций (для сохранения сигнала SIGFPE).

См. тж. Руководство и posix_signals.html.

Ссылки

• эльбрус/lcc
• Руководство по эффективному программированию на платформе «Эльбрус». 3. Отличия в интерфейсах
• Доклады из серии ALT на e2k:
  • Free software porting on the Elbrus architecture
  • Особенности портирования СПО на Эльбрус (Андрей Савченко, OSSDEVCONF-2019)
• Портирование Embox: [1], [2], [3]
• Портирование Java на Эльбрус
• Портирование JS на Эльбрус
• Константин Трушкин: ответы на вопросы (видео)
• Yandex Day: 3. Компилятор для процессоров "Эльбрус". Алексей Маркин (видео)
• Yandex Day: 4. Прикладное программирование на Эльбрусе. Антон Аникин (видео)
• Как мы переносили современные игры на процессор Эльбрус-8С (Gaijin Entertainment)
• Ускорение вычислений с использованием высокопроизводительных математических и мультимедийных библиотек для архитектуры Эльбрус (EML)