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プログラムからLLVMを実行する その1 - 準備編

目次: LLVM

LLVMやClangは実行する方法が2つあります。1つ目はみなさまお馴染みのコマンドラインから実行する方法で、2つ目はプログラムからClangのライブラリを通して実行する方法です。

特に後者のプログラムから実行する方法はGCCでは真似できませんから、LLVMならではの機能と言えるでしょう。ただ、ちょっとインタフェースが不安定というか、バージョンによってちょいちょい変わって動かなくなるようで、そこは玉に瑕ですね。

LLVMビルド＆インストール

Clang/LLVMをプログラムから実行するにはいくつか準備が必要です。大まかに分けるとLLVMのビルド＆インストールと、ヘッダおよびライブラリパスの指定です。

ビルドは以前もチャレンジしました（2019年3月26日の日記参照）。基本的にはcmakeとmake（またはninja）です。それは変わりませんが、いくつか追加したいオプションがあるので再掲します。

$ cmake \
  -G Ninja \
  ../llvm \
  -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=`pwd`/../_install \
  -DCMAKE_C_COMPILER=clang \
  -DCMAKE_CXX_COMPILER=clang++ \
  -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo \
  -DBUILD_SHARED_LIBS=ON \
  -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=ON \
  -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="X86;RISCV;NVPTX" \
  -DLLVM_USE_LINKER=lld \
  -DLLVM_BUILD_LLVM_DYLIB=OFF \
  -DLLVM_LINK_LLVM_DYLIB=OFF \
  -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;clang-tools-extra;compiler-rt;debuginfo-tests;libc;libclc;libcxx;libcxxabi;libunwind;lld;lldb"

ざっくり意図を説明すると下記のとおりです。オプションの正確な意味についてはLLVM公式ドキュメント（Build LLVM with CMake - LLVM 12 documentation 参照）を見てください。

CMAKE_INSTALL_PREFIX

インストール先を指定します。システムに既にインストールされているLLVMを破壊しないよう、ビルドディレクトリの隣の _installディレクトリにインストールする指定です。

LLVM_TARGETS_TO_BUILD

以前（2019年3月27日の日記参照）も使いましたが、特定ターゲットのみをビルドするオプションで、ビルド時間の短縮に繋がります。2つ以上指定する場合はセミコロンで繋ぎましょう。例ではx86とRISC-V向けにしていますが、お好きなアーキテクチャを足してください。

LLVM_BUILD_LLVM_DYLIB

全てのライブラリを1つのライブラリlibLLVM.soに集約するオプションです。興味があればこのオプションのON/OFFにより後述するllvm-configの出力がどう変化するか確認すると面白いかもしれません。

LLVM_ENABLE_PROJECTS

LLVMはLLVM以外にも多彩なツールを持っています。どのツールをビルドするか選択するオプションです。全ては必要ないですが少なくともclangは後で必要になります。例では全部入りにしています。

CMakeの実行が成功したら、ninja installを呼びましょう。インストールまで進むはずです。

Makefileの作成

ヘッダインクルードパスの指定、ライブラリパスの指定のためにMakefileを書きます。パスの細かい値について心配する必要はありません。llvm-configというツールが用意されており、ほぼ全て自動的に用意してくれます。Makefileの一例を示すと、

LLVM_CONFIG_PATH  = /path/to/llvm-project/_install/bin
LLVM_CONFIG       = $(LLVM_CONFIG_PATH)/llvm-config --link-shared

CPPFLAGS = $(shell $(LLVM_CONFIG) --cppflags)
CFLAGS   = $(shell $(LLVM_CONFIG) --cflags) -g
CXXFLAGS = $(shell $(LLVM_CONFIG) --cxxflags) -g
LDFLAGS  = $(shell $(LLVM_CONFIG) --ldflags) 
LIBS     = -lclang-cpp $(LLVM_CONFIG) --libs --system-libs engine)

clang_test: main.o
	$(CXX) $(CXXFLAGS) $(LDFLAGS) -o $(APP) $< $(LIBS)

基本的にはllvm-config --xxxflagsとするとオプションに指定すべき文字列が出力されますから、素直に各種FLAGSに渡すだけです。もちろん何かオプションを追加するのも自由です。例では -gを足しています。

LIBSのところがちょっと格好悪いのは、llvm-configでlibclang-cppにリンクするような方法が見当たらなかったからです。良い方法をご存知の方は教えていただけると嬉しいです。

これで準備完了です。続きは次回に。

mplayer, mpvでイコライザーを使う

目次: ALSA

いつもわからなくなるのでメモしておきます。mplayerにてイコライザーを使う方法です。最近はmpvと呼ぶんですかね？

コマンドはmpvを使いますが、実はイコライザー機能はffmpegの一部であるlibavfilter.soに頼っています（avfilterのドキュメントへのリンク）。この構造は一見しただけではわかりにくく、ヘルプを探すときに非常に難儀しました。設定方法も独特でいつも書き方がわからなくなります。

イコライザーはsuperequalizerという名前です（superequalizerのドキュメントへのリンク）。18バンド指定できます。各バンドがどの周波数帯に対応するかはドキュメントを見てください。

$ mpv --no-video --af=volume=0.8,superequalizer=1.2:1.5:1.5:1.2:1.2:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1 a.mp4

     Video --vid=1 (*) (h264 480x360 6.000fps)
 (+) Audio --aid=1 (*) (aac 2ch 44100Hz)
AO: [pulse] 44100Hz stereo 2ch float
A: 00:00:01 / 00:04:40 (0%) Cache: 278s/9MB

上記の例では、映像を出さない（--no-video）、音割れ防止の為にvolumeで8割くらいに音を下げる、superequalizerの18バンドを全て設定しています。superequalizer=1b=1.2:2b=1.5のようにすると特定のバンドだけ設定変更できます。便利な方を使ってください。

$ mpv --version

mpv 0.32.0 Copyright © 2000-2020 mpv/MPlayer/mplayer2 projects
 built on UNKNOWN
ffmpeg library versions:
   libavutil       56.51.100
   libavcodec      58.91.100
   libavformat     58.45.100
   libswscale      5.7.100
   libavfilter     7.85.100
   libswresample   3.7.100
ffmpeg version: 4.3.2-0+deb11u2

動作確認に使ったmpvのバージョンも記録しておきます。なぜならffmpegやmpvはたまにインタフェースが激変するので、将来的に同じ方法が通用しなくなる可能性が高いからです。使用しているディストリビューションはDebian Testingです、今はDebian 11相当みたいですね。

なぜかbuilt on UNKNOWNになっていて若干気になりますけど、特に害なさそうだから良いのかな……。

読書一生分が93万円？

目次: マンガ紹介

書籍通販のhontoがこんなキャンペーンをやっています。

honto読書一生分プレゼントキャンペーン

このキャンペーン画像を見たときの率直な感想としては、どんな人間を想定したら、読書一生分がたった93万円に収まるのか？でした。マンガしか読んでない自分でさえ100万じゃ10年も持ちません。

1世帯あたり読書にいくら使う？

思い込みで文句を言うのは良くないなと思って、統計データを見ました。総務省統計局 - 読書に関する支出（2018年）によると、1世帯、読書の支出が年間10,628円（電子書籍含まず）です。電子書籍を含む値段で考えたとしても、さほど変わりません。電子書籍を最も購入している30代（世帯主の年齢）でも1,736円で、読書支出は12,000円程度だからです。

世帯の読書支出10,628円x日本人の平均寿命84年 = 892,752円となり、hontoのキャンペーン金額と大体同じくらいになります。あながち間違った数値でもなかった、ということですね。

1人あたり読書にいくら使う？

先程のデータを見ていて何が驚いたって、1世帯で1年間たった1万円しか本を買わないことです。この時点で少ないなと思うんですけど……。1世帯には複数人が生活していますので、1人あたりの支出も計算してみます。

世帯の平均人数はe-Statで調べることができます。平均世帯人員、年次別（平成27年国民生活基礎調査 世帯票 報告書掲載 年次推移 表番号7）を見ると、2015年で1世帯平均2.49人です。

世帯あたり読書の支出は1年10,628円（書籍7,478円、雑誌3,150円）割ることの、日本の平均世帯人数2.49人（減少傾向）ですから、1人あたり1年で4,268円（書籍3,003円、雑誌1,265円）です。さらに少なくなりました。

例えば、週刊少年ジャンプ（定価270円x 50冊 = 13,500円）をもれなく買うだけで3倍以上の支出になります。普段全く本は買わない、くらいじゃないと1年4,268円は厳しいです。世間の生活が想像できません……。

RISC-V - まとめリンク

目次: RISC-V

SiFive社ボードの話、CoreMarkの話のまとめ。

• RISC-V 64 CPUが我が家に来た
• がんばれHiFive Unleashed
• HiFive Unleashedの動作周波数
• ARMとRISC-VでCoreMark対決
• RISC-V 64 CPU第2号が我が家に来た
• 今更HiFive UnleashedのJTAGに気づいた
• HiFive Unmatched用のSSD購入
• HiFive Unmatchedの動作周波数
• 開発環境としてのHiFive Unmatched
• x86とARMとRISC-VでCoreMark対決
• CoreMarkのコンパイルオプションをチューンする
• Milk-V Jupiterが届いた

その他の話のまとめ。

• RISC-V SoC搭載ボード探し
• 除算命令
• RISC-Vの命令
• RISC-Vのバイナリダンプを逆アセンブルする
• RISC-Vのgas
• QEMU RISC-Vエミュレーションで例外が起きるときの仕組み
• RISC-V QEMUのデバッグ用ビルド方法
• RISC-Vのcmodel
• マルチコアのブート処理
• SPIディスプレイを動かしてみる
• 液晶ボード燃える
• 液晶ボードが燃えた原因
• 個人で自社製品RISC-V CPUを買うことはできるか？その1 - 問い合わせ
• 個人で自社製品RISC-V CPUを買うことはできるか？その2 - 個人向け販売チャネル検討中
• 個人で自社製品RISC-V CPUを買うことはできるか？その3 - 個人向け販売チャネル開設
• 個人で自社製品RISC-V CPUを買うことはできるか？その4 - 発注
• 個人で自社製品RISC-V CPUを買うことはできるか？その5 - ボード到着、包装が……
• 個人で自社製品RISC-V CPUを買うことはできるか？その6 - 受領書と付属DVDの謎
• RISC-V 64bit Linuxとシステムコールと32bitの引数 その1 - libcの実装
• RISC-V 64bit Linuxとシステムコールと32bitの引数 その2 - Linuxの動作
• RISC-V 64bit Linuxとシステムコールと32bitの引数 その3 - SYSCALL_DEFINEマクロ
• RISC-V 64bit Linuxとシステムコールと32bitの引数 その4 - __MAP(), __SC_X() マクロの実装
• RISC-V 64bit Linuxとシステムコールと32bitの引数 その5 - __MAP(), __SC_X() マクロの展開
• RISC-V 64bit Linuxとシステムコールと32bitの引数 その6 - SYSCALL_DEFINE() を全部展開
• RISC-Vとlibstdc++ とint128
• Arty A7のFPGAを書き換える方法
• AndesのCPUコアが搭載されたRISC-V SoCボードを購入
• RISC-Vも完璧じゃない
• RISC-V SBCリスト
• newlib-4.3.0 for RISC-V 32bitのバグ
• 何もない組み込み環境でDOOMを動かす - その1 - 準備編
• 何もない組み込み環境でDOOMを動かす - その2 - 組み込み環境への移植方針
• 何もない組み込み環境でDOOMを動かす - その3 - 描画の高速化
• 何もない組み込み環境でDOOMを動かす - その4 - 自作OSの組み込み環境へ移植

目次: 一覧の一覧

Raspberry Pi 3のオーディオ その8 - シミュレーションと実測値の差（解決編）

目次: Raspberry Pi

Raspberry Pi 3のAudio Outの最後の謎がわかりました。

• PWMのDuty比100％を維持したときに減衰する速度が異なります。

その6（2021年5月12日の日記参照）にてRaspberry Pi 3の回路図が間違っているのでは？と疑っていましたが、違いました。ケーブルに入っている抵抗のせいでした。

抵抗入りケーブル

今まで測定に使用していたオーディオケーブルにはプラグ内に抵抗が入っています。そもそもなんでこんなの買ったんだろ……？プラグの見た目からはわかりませんので、テスターで各端子間の抵抗を計測した結果は下記のとおりです。

測定結果から想定される回路図です。左がミニジャック側、右がRCAプラグ側です。

想定される抵抗入りケーブルの回路図

再度シミュレーション

この結果を踏まえてシミュレーションすると実測値とほぼ一致しました。

Audio Out回路のシミュレーション結果（125Hz矩形波を入力に設定）ケーブルの抵抗を考慮

Audio Out回路の実測値（黄色Audio Out、水色PWM信号125Hz矩形波）

気づいてみれば何とも初歩的なミスでしたが、ケーブルは0Ωと思い込んで見落としました。他人（RasPiの回路図）を疑う前に自分を疑えという良い教訓ですね〜。

HiFive Unmatched用のSSD購入

目次: RISC-V

買い物メモです。先日（2021年5月28日の日記参照）SiFive HiFive Unmatchedを購入しました。このボードはmicroSDからブートしますが、追加のストレージとしてNVMe SSDが装着できます。

Western DigitalのWDS100T2B0C-ECを購入しました。Amazonで13,000円くらいでした。容量1TB、規格M.2 2280、接続NVMeです。コストパフォーマンス重視のWD Blueシリーズです。

WD BlueシリーズはWD Blackシリーズと比較すると速度で見劣りするものの、そもそもHiFive UnmatchedのCPUはそれほど速くないですしWD Blueで十分でしょう。きっと。