MLIR：Getting_started

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Multi-Level Intermediate Representation（MLIR）是创建可重用、可扩展编译器基础设施的新途径。本文为第 4 期，介绍 MLIR 的安装。

MLIR 目前已经是 LLVM 项目的一部分，所以编译安装过程类似于 LLVM 其他项目的过程。

这里推荐从 Polygeist 入手，MLIR 也将在过程中安装。Polygeist 是 MLIR 的 C/C++ 前端，用以将原始 C/C++ 转为 MLIR，从而接入 MLIR 生态。

Clone

git clone https://github.com/llvm/Polygeist
# LLVM as submodule
git submodule update --init

Install

一步到位式安装 clang，mlir，polygeist。

如果要使用RISCV，可以在LLVM_TARGETS_TO_BUILD中附加;RISCV

mkdir build
cd build
cmake -G Ninja ../llvm-project/llvm \
  -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;mlir" \
  -DLLVM_EXTERNAL_PROJECTS="polygeist" \
  -DLLVM_EXTERNAL_POLYGEIST_SOURCE_DIR=.. \
  -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="host" \
  -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON \
  -DCMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE
ninja
ninja check-polygeist-opt && ninja check-cgeist

C test

用 C 写一个简单的矩阵乘函数，

#define N 200
#define M 300
#define K 400
#define DATA_TYPE float

void matmul(DATA_TYPE A[N][K], DATA_TYPE B[K][M], DATA_TYPE C[N][M]) {
  int i, j, k;
  for (int i = 0; i < N; i++) {
    for (int j = 0; j < M; j++) {
      for (int k = 0; k < K; k++) {
        C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
      }
    }
  }
}

使用上一步的编译结果，运行 $POLYGEIST/build/bin/cgeist matmul.c -function=matmul -S -o matmul.scf.mlir，可以得到 matmul.scf.mlir 如下，

module attributes {...省略...} {
  func.func @matmul(%arg0: memref<?x400xf32>, %arg1: memref<?x300xf32>, %arg2: memref<?x300xf32>) attributes {llvm.linkage = #llvm.linkage<external>} {
    %c400 = arith.constant 400 : index
    %c300 = arith.constant 300 : index
    %c200 = arith.constant 200 : index
    %c0 = arith.constant 0 : index
    %c1 = arith.constant 1 : index
    scf.for %arg3 = %c0 to %c200 step %c1 {
      scf.for %arg4 = %c0 to %c300 step %c1 {
        scf.for %arg5 = %c0 to %c400 step %c1 {
          %0 = memref.load %arg0[%arg3, %arg5] : memref<?x400xf32>
          %1 = memref.load %arg1[%arg5, %arg4] : memref<?x300xf32>
          %2 = arith.mulf %0, %1 : f32
          %3 = memref.load %arg2[%arg3, %arg4] : memref<?x300xf32>
          %4 = arith.addf %3, %2 : f32
          memref.store %4, %arg2[%arg3, %arg4] : memref<?x300xf32>
        }
      }
    }
    return
  }
}

结束

OK，本期内容就到此为止。编译工具链将会耗费一些时间，取决于宿主机的性能，请保持耐心。后面将会开始 MLIR 实例内容的学习。

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