OLD/optimization2.txt

   1 TITLE:          x86-optimization
   2 LFS VERSION:    any
   3 AUTHOR:         Eric Olinger <eric@supertux.com>
   4
   5 SYNOPSIS:
   6         How to use compiler-optimization setting with GCC to optimize binaries for an x86 systems
   7
   8 HINT:
   9 ------
  10 THANKS
  11 ------
  12
  13 Gerard Beekmans <gerard@linuxfromscratch.org>
  14         One of the Authors of the original Compiler-optimization hint
  15         and I paraphrased some of lfs-book 2.4.3 in the intro section.
  16
  17 Thomas -Balu- Walter <tw@itreff.de>
  18         One of the Authors of the original Compiler-optimization hint,
  19         which I got some info for this hint from.
  20
  21 The people at the Athlon Linux Project <www.AthlonLinux.org>
  22         They have one of the few pages I found on optimization flags
  23         and what they mean besides the GCC online documentation.
  24
  25 ------------
  26 INTRODUCTION
  27 ------------
  28
  29 Most binaries are compiled with the -O2 option and little if any other
  30 optimization options. While this makes the binary portable, as its
  31 compiled for the i386 processor by default, it doesn't do much for the
  32 speed.
  33
  34 There's a few way to change the default compile options. One is to
  35 Manually edit or patch the all the Makefile(s) in the src tree. This can
  36 be a time consuming process and not very efficient. The second is to set
  37 the CFLAGS and the CXXFLAGS environment variables.
  38
  39 ----------------
  40 COMPILER OPTIONS
  41 ----------------
  42
  43 For the minimal set of optimizations you can enter the following and
  44 'unset' the environmental variably when your done the put it in your
  45 .bashrc file if you plan to us it all the time.
  46
  47 export CFLAGS="-O3 -march=<cpu-type>" &&
  48 CXXFLAGS=$CFLAGS
  49
  50 or for the maximum optimization possible, try the following:
  51
  52 export CFLAGS="-s -O3 -fomit-frame-pointer -Wall \
  53         -march=<cpu-type> -malign-functions=4 \
  54         -funroll-loops -fexpensive-optimizations -malign-double \
  55         -fschedule-insns2 -mwide-multiply" &&
  56 CXXFLAGS=$CFLAGS
  57
  58 The minimal optimizations will almost always work on your system but you
  59 wont always be able to copy the binaries to other systems with a lower
  60 cpu.
  61
  62 Some packages don't like either of these optimizations and either wont
  63 built or seg fault when you try to run it. If your having trouble getting
  64 a package to compile or run properly, try turning off most if not all the
  65 options, it probably has something to do with your compiler options.
  66
  67 The fact that you don't have any problems compiling everything with -O3
  68 doesn't mean you won't have any problems in the future. Another problem
  69  the Binutils version that's installed on your bootstrap system
  70 often causes compilation problems in Glibc (most noticeable in
  71  because RedHat often uses beta software which aren't always very
  72 .
  73
  74 "RedHat likes living on the bleeding edge, but leaves the bleeding up to you"
  75 (quoted from somebody on the lfs-discuss mailinglist).
  76
  77 ----------------------
  78 DEFINITIONS FOR FLAGS
  79 ----------------------
  80
  81 For more information on compiler optimization flags see the GCC Command
  82 s page in the Online GCC 3.0 docs at:
  83
  84 .gnu.org/onlinedocs/gcc-3.0/gcc_3.html
  85
  86 Section 3.10 deals with option flags for general compiler optimization.
  87 n 3.17.15 deals with compiler optimization flags specific to the
  88 x86 line.
  89
  90 -s
  91         A linker option that remove all symbol table and relocation
  92         information from the binary.
  93
  94 -O3
  95         This flag sets the optimizing level for the binary.
  96                 3       Highest level, machine specific code is generated.
  97    Auto-magically adds the -finline-functions and
  98    -frename-registers flags.
  99                 2       Most make files have this set up as Default, performs all
 100    supported optimizations that do not involve a space-speed
 101    tradeoff. Adds the -fforce-mem flag auto-magically.
 102                 1  Minimal optimizations are performed. Default for the compiler,
 103    if nothing is given.
 104                 0       Don't optimize.
 105                 s       Same as O2 but does additional optimizations for size.
 106
 107 -fomit-frame-pointer
 108         Tells the compiler not to keep the frame pointer in
 109         a register for functions that don't need one.  This
 110         avoids the instructions to save, set up and restore
 111         frame pointers; it also makes an extra register available
 112         in many functions. It also makes debugging impossible
 113         on some machines.
 114
 115 -Wall
 116         Enables all warning messages.
 117
 118 -march=i686
 119         Defines the instructions set to use when compiling. -mpcu is implied
 120 be the same as -march when only -march is used.
 121                 i386                    Default cpu type
 122                 i486                    Intel/AMD 486 processor
 123                 i586                    First generation pentium
 124                 i686                    Second generation pentium
 125                 pentium                 Same as i586
 126                 pentiumpro      Same as i686
 127                 pentium4                Intel Pentium 4 processor
 128                 k6                              k6, k6-2, k6-3
 129                 athlon          Athlon/Duron
 130
 131 -mcpu=i686
 132         Sets the machine cpu-type to use when scheduling instructions.
 133         The definitions are the same as -mcpu.
 134
 135 -malign-functions=4
 136         This is an i386 option. Aligns the start of functions to a 2 raised
 137         to 4 byte boundary. If `-malign-functions' is not specified, the
 138         default is 2 if optimizing for a 386, and 4 if optimizing ior a 486.
 139
 140 -funroll-loops
 141         This is an optimization option. Performs the optimization of loop
 142         unrolling. This is only done for loops whose number of iterations
 143         can be determined at compile time or run time. `-funroll-loops'
 144         implies both `-fstrength-reduce' and `-frerun-cse-after-loop'.
 145
 146 -fexpensive-optimizations
 147         Another optimization option that performs a number of minor
 148         optimizations that are relatively expensive.
 149
 150 -malign-double
 151         This is an i386 option. Controls whether GCC aligns double, long
 152         double, and long long variables on a two word boundary or a one
 153         word boundary. Aligning double variables on a two word boundary
 154         will produce code that runs somewhat faster on a `Pentium' at the
 155         expense of more memory. Warning: if you use the `-malign-double'
 156         switch, structures containing the above types will be aligned
 157         differently than the published application binary interface
 158         specifications for the 386.
 159
 160 -fschedule-insns2
 161         This is an optimization option. Similar to `-fschedule-insns',
 162         but requests an additional pass of instruction scheduling after
 163         register allocation has been done. This is especially useful on
 164         machines with a relatively small number of registers and where
 165         memory load instructions take more than one cycle.
 166
 167 -mwide-multiply
 168         Control whether GCC uses the mul and imul that produce 64-bit
 169         results in eax:edx from 32-bit operands to do long long
 170         multiplies and 32-bit division by constants.
 171