1 BIAS/Profil を動かす

BIAS/Profil というのは、 Technische Universität Hamburg-Harburg の Olaf Knüppel により開発された区間演算ライブラリィである。

15年ほど前に、修士の学生達がお世話になった。今回、そのときのプログラムを発掘して動かしてみる気になった。

(今時、こんなことをするのは変かな？と思ったけれど、プログラムを動かさないと話が進まない。規格化してあればこういう苦労はないけれど、まあこの分野では仕方がないかな、と考えて自分を納得させる。)

15 年前の時点で、「1994年頃からBIAS/Profilは放置されているみたいだ。あ、コンパイル出来ない。」ということで、動くようにするために色々手を入れる必要があった。今回見てみたら、 Profil-2.0.8.tgz (2009-01-29) が最新版。 15年前に我々が作業したことは必要がなくなっていたけれど、それからまた長い眠りについたようで、現在の我々の環境 (Mac) ですんなり動くようにはなっていなかった。

具体的には、浮動小数演算の丸めの設定法で引っかかった。

tar xzf Profil-2.0.8.tgz cd Profil-2.0.8 ./Configure

用意されているのは次の host/target configuration

alpha-Linux-compat-gcc
hppa-HPUX-fast-gcc
mips-irix-compat-gcc
ppc-MacOSX-compat-gcc
rs6000-AIX4.1-compat-gcc
rs6000-AIX4.1-compat-xlc
sparc-Solaris2.x-compat-gcc
sparc-Solaris2.x-fast-gcc
sparc-SunOS4.1-compat-gcc
sparc-SunOS4.1-fast-gcc
x86-64-Linux-compat-gcc
x86-Linux-compat-gcc
x86-Linux-fast-gcc
x86-Win32-compat-gcc
x86-Win32-compat-watcom
x86-Win32-fast-gcc

うわぁ、なつ… (昔話をしてもしょうがない)

Mac があるようだけど、ppc だし (これじゃアセンブリ言語のプログラムあっても、使えない)、しかも作りかけ (のようなことも書いてある。もう手元に PowerPC ベースの実機がないので分からない。)。

少し調べ物をして、以下のことがわかった。

x86 の 32ビット環境では、いわゆる FPU 向けの命令を asm で埋め込むという小技が使えたが、 64ビット環境ではそんなに簡単にいかないらしい (「IntelCPUの丸めモードの変え方まとめ」 by 柏木先生)。
compat と fast というのが並んでいるのが多いが、 compat の方は丸めモードの切り替えを関数呼び出しで行い、 fast の方は asm 埋め込みで行う、ということらしい。
(既存のものをざっと眺めてみたところ、両者はいつも同じことをしているわけではない。 FPU の現在の CW のうち、丸めモードの指定だけを変更するお行儀の良いコードと、現在の CW を読まずに決め打ちするコードが混在していた。)
Mac は ELF (Executable and Linkable Format) が採用されていないので、 Linux 向けに書かれたアセンブリ言語のプログラムが簡単に流用出来ない (らしい)。

えー、面倒そう。でも、そもそも丸めモードの制御は、 C99 の規格に入ったのではなかったっけ？ fast にはならなくても、compat レベルならば、 OS やコンパイラーに左右されないプログラムが書けるはずだよね。今回は、動作チェックしたいだけで、スピードは要求しないから、それで十分だろう。

Profil-2.0.8.tar.gz を展開して出来る Profil-2.0.8 というディレクトリィの下に config というディレクトリィがあり、そこに host/target ごとにディレクトリィ (例えば alpha-linux-compat-gcc というディレクトリィが存在する) を作り、 BiasRnd.c, BiasRnd.h, Host.cfg, fpRound.s という 4 つのファイルを用意すれば良いらしい。ちなみに fpRound.s は中身が空 (サイズ 0) でも良い。

そこで次のようにしてみた。

c99-gcc というディレクトリィを作る。
(単に c99 でも良いような気がしたけれど、コンパイラーとか書くところがあるので。今振り返ると、 HOST-OS-CC という命名ルールらしいので、any-any-gcc とかが良いのかな。)
cd config mkdir c99-gcc
(any-any-gcc という名前にするのだったら、 mkdir any-any-gcc)

BiasRnd.c は次の内容 (注釈は適当に書いた)。

#include <BiasRnd.h>

#include <fenv.h>

void BiasRoundInit (void) {}

void BiasRoundNear (void)
{
  fesetround(FE_TONEAREST);
}

void BiasRoundUp (void)
{
  fesetround(FE_UPWARD);
}

void BiasRoundDown (void)
{
  fesetround(FE_DOWNWARD);
}

BiasRnd.h は宣言だけを書けば良いだろう。どこかのコピーで済ませれば良いかと思ったら、 x86 系は(注釈以外)皆同じ内容みたいだった。私もコピーで済ませます。
cp x86-Linux-compat-gcc/BiasRnd.h c99-gcc/BiasRnd.h vi c99-gcc/BiasRnd.h (注釈を書き換える)
Host.cfg も x86 系は(注釈以外)皆同じ内容みたいだった。またまたコピーで済ます。
cp x86-Linux-compat-gcc/Host.cfg c99-gcc/Host.cfg vi c99-gcc/Host.cfg (注釈を書き換える)
fpRound.s は空にする。
touch c99-gcc/fpRound.s

以上のようにして、 Profil-2.0.8 に戻って ./Configure を実行したら

Available host/target configurations (HOST-OS-CC): 1. alpha-Linux-compat-gcc The DEC Alpha support is currently just a test version. 2. c99-gcc 3. hppa-HPUX-fast-gcc 4. mips-irix-compat-gcc The MIPS/SGI support is in preparation. 5. ppc-MacOSX-compat-gcc The MacOSX port is under development. 6. rs6000-AIX4.1-compat-gcc 7. rs6000-AIX4.1-compat-xlc 8. sparc-Solaris2.x-compat-gcc 9. sparc-Solaris2.x-fast-gcc 10. sparc-SunOS4.1-compat-gcc 11. sparc-SunOS4.1-fast-gcc 12. x86-64-Linux-compat-gcc 13. x86-Linux-compat-gcc 14. x86-Linux-fast-gcc 15. x86-Win32-compat-gcc The Windows 95/98/NT port is under development. 16. x86-Win32-compat-watcom For b4m/BIAS use only. 17. x86-Win32-fast-gcc The Windows 95/98/NT port is under development.

となった。アルファベット順なので、2 番目に c99-gcc が登場している。 2 を選択する。

Mac の gcc は、LLVM なので、まずは本当の gcc (私が今使っているシステムでは gcc-mp-5 がコマンド名) を指定する。

make CC=gcc-mp-5 all make CC=gcc-mp-5 install

make install は、よくある「システムへの書き込み」ではないので、 sudo は不要である。 Profil-2.0.8/include, Profil-2.0.8/lib に必要なファイルを生成して終わる。

簡単なチェック・プログラムが用意されている。実行してみる。

[chronos:~/work/Profil-2.0.8] mk% make CC=gcc-mp-5 check ****************** * Making check * ****************** -n TBias.exe passed -n TBiasF.exe passed ************************************ Passed 2 of 2 -n WARNING: 0 -n FAILED : 0 ************************************ [chronos:~/work/Profil-2.0.8] mk%

大丈夫そうですね。

どこにインストールするか。ライブラリィ・アーカイブファイルは libProfil.a, libBias.a, liblr.a, libProfilPackages.a の4つで (2つ増えているぞ… liblr.a はほぼ必須、 libProfilPackages.a はオプショナルという感じみたい)、そのまま /usr/local/lib にコピーしても問題はなさそう。

インクルード・ファイルはたくさんあるので、 /usr/local/include に直接コピーするのは避けたい。以前は /usr/local/include/bias, /usr/local/include/profil という2つのディレクトリィを用意したけれど、どうも Profil-2.0.8/include を丸ごとコピーしろと言われている気がした (気のせいかな)。

結局、次のようにした。

sudo cp -pr include/ /usr/local/include/profil sudo cp -p lib/* /usr/local/lib

(以上のようにすると、BIAS のヘッダー・ファイルは、 /usr/local/include/profil/Bias の下に置かれるので、例えば #include <Bias/Bias0.h> のようにインクルードすることになる。)

Profil を利用する ``フツー'' のプログラム なんとか.cpp をコンパイルするには、

g++-mp-5 -I/usr/local/include/profil なんとか.cpp -L/usr/local/lib -lProfil -lBias -llr

のような感じ。

(2017/4/14) Xcode の gcc, g++ でも動作するみたいだ (LLVM でもOK ということ)。 Homebrew でも出来た。

mkdir -p /usr/local/Cellar/profil/2.0.8/{include,lib} cp -pr include/ /usr/local/Cellar/profil/2.0.8/include/profil cp -pr lib/* /usr/local/Cellar/profil/2.0.8/lib brew link profil

(翌日に記憶で書いているので、間違っているかも。)

(2017/11/6)

#include <iostream> #include <iomanip> #include <cstdlib> // exit() のため using namespace std;

(2018/9/23)

curl -O http://www.ti3.tuhh.de/keil/profil/Profil-2.0.8.tgz tar xzf Profil-2.0.8.tgz cd Profil-2.0.8/config mkdir any-any-gcc cd any-any-gcc curl -O http://nalab.mind.meiji.ac.jp/~mk/20180923/BiasRnd.c cp -p ../x86-Linux-compat-gcc/BiasRnd.h . cp -p ../x86-Linux-compat-gcc/Host.cfg Host.cfg rm -f fpRound.s touch fpRound.s cd ../.. echo 2 | ./Configure make CC=gcc all>&make-all.log make CC=gcc install>&make-install.log make CC=gcc check>&make-check.log cat make-check.log sudo cp -pr include/ /usr/local/include/profil sudo cp -p lib/* /usr/local/lib

桂田祐史
2018-11-04