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Mo编译器RISC-V Target实现路线图

当前状态 (2024-09)

  • ✅ 前端完整 (Lexer → Parser → Type Checker)
  • ✅ 中端完整 (IR Generator → IR)
  • ⚠️ 后端部分完整 (缺少代码生成核心)

阶段1: 基础设施完善 (Week 1-2)

1.1 Target接口设计

  • 定义统一的Target基类接口
  • 实现CodeGenerator抽象基类
  • 设计AssemblyEmitter接口

1.2 RISC-V Target核心结构

  • 实现RISCVTarget主类
  • 集成现有的RISCVRegisterInfo和RISCVTargetInstInfo
  • 添加RISCVFrameLowering

1.3 验证编译管道

  • 测试 Source → AST → IR 流程
  • 验证现有组件集成
  • 修复发现的问题

阶段2: 指令选择实现 (Week 3-4)

2.1 指令模式定义

  • 定义RISC-V指令选择模式
  • 实现IR指令到RISC-V指令映射
  • 处理复杂寻址模式

2.2 指令选择算法

  • 实现基于模式匹配的指令选择
  • 处理函数调用约定
  • 实现栈帧管理

2.3 初步代码生成

  • IR BasicBlock → MachineBasicBlock
  • IR Function → MachineFunction
  • 生成未优化的机器码

阶段3: 优化和完善 (Week 5-6)

3.1 寄存器分配优化

  • 集成现有LRA算法
  • 优化寄存器分配策略
  • 处理寄存器溢出

3.2 汇编生成

  • 实现RISC-V汇编输出器
  • 支持符号和标签
  • 生成标准RISC-V汇编格式

3.3 编译器集成

  • 完善mo_compiler二进制程序
  • 添加命令行选项
  • 错误处理和诊断

阶段4: 测试和验证 (Week 7-8)

4.1 单元测试

  • RISC-V Target组件测试
  • 指令选择测试
  • 寄存器分配测试

4.2 集成测试

  • 简单程序端到端编译
  • 复杂语言特性测试
  • 性能基准测试

4.3 文档和示例

  • API文档
  • 使用示例
  • 架构设计文档

里程碑目标

M1 (Week 2): 基础框架完成

  • 可以从IR生成空的MachineFunction
  • 编译管道基本连通

M2 (Week 4): 简单代码生成

  • 可以编译简单的算术表达式
  • 生成基本的RISC-V指令序列

M3 (Week 6): 完整功能实现

  • 支持函数、控制流、内存操作
  • 生成优化的RISC-V汇编

M4 (Week 8): 生产就绪

  • 完整测试覆盖
  • 可编译复杂的Mo程序
  • 性能可接受

技术架构

Source Code (.mo)
       ↓
    Lexer → Parser → Type Checker
       ↓
   IR Generator → IR Module  
       ↓
   RISC-V Target:
   - Instruction Selection
   - Register Allocation (LRA)
   - Assembly Emission
       ↓
   RISC-V Assembly (.s)

实现原则

  1. 渐进式开发: 每阶段都有可测试的输出
  2. 接口优先: 先设计接口，后实现细节
  3. 测试驱动: 每个组件都有对应测试
  4. 不破坏现有: 保持现有代码的功能性
  5. 可扩展性: 设计支持未来添加其他Target