Rilis resmi pertama kompiler Fortran Flang dari LLVM

• LLVM telah menyertakan kompiler Fortran Flang sejak LLVM 11 pada 2020
• Nama executable awalnya bukan flang, melainkan flang-new
• Di LLVM 20, flang-new diubah menjadi flang, yang menandakan pengakuan atas kematangan Flang
• Setelah bertahun-tahun dikembangkan, Flang kini memantapkan posisinya sebagai kompiler Fortran resmi

Pentingnya Fortran

• Fortran bermula pada 1950-an sebagai bahasa Formula Translation
• Digunakan luas dalam komputasi ilmiah (pemodelan cuaca, dinamika fluida, kimia komputasional, dll.)
• Belakangan ini, ekosistem Fortran kembali aktif
  • Munculnya manajer paket Fortran (fpm), pustaka standar tidak resmi, LFortran, dan lainnya
• Lebih dari 80% kode yang berjalan di superkomputer ARCHER2 ditulis dalam Fortran

Mengapa kompiler Fortran baru diperlukan

• Kompiler Fortran yang sudah ada:
  • Intel Fortran Compiler, NVIDIA HPC Compiler, dan lain-lain
  • Kompiler open source: GFortran
• Mitra awal proyek Flang: laboratorium riset nasional AS dan NVIDIA
• Tujuan:
  • Menyediakan lisensi open source yang juga cocok untuk penggunaan komersial
  • Membangun komunitas pengembang kompiler Fortran yang aktif
  • Mendukung pengembangan Fortran dengan tool berbasis LLVM
  • Menyediakan platform eksperimen untuk usulan standar bahasa baru
• Adanya beberapa implementasi dapat mengurangi masalah kompatibilitas dan mendorong perbaikan

Linimasa Flang

• 1989: Portland Group(PGI) didirikan
• 2015: Proyek Classic Flang dimulai (dipimpin NVIDIA dan laboratorium nasional AS)
• 2017: Rilis pertama Classic Flang dan transisi menjadi open source
• 2018: Mulai penulisan ulang frontend Classic Flang menjadi F18
• 2019: F18 diintegrasikan ke proyek LLVM
• 2020: Driver baru Flang, flang-new, diperkenalkan
• 2022: NVIDIA menyumbangkan FIR (Fortran IR) ke LLVM
• 2024: flang-new diubah namanya menjadi flang
• 2025: LLVM 20.1 menyertakan executable flang

Proses pergantian nama Flang

• Pergantian nama Flang telah dibahas beberapa kali
• Kriteria keputusan:
  • Masalah utama pada fitur dan performa telah diselesaikan
  • Fitur bahasa yang belum selesai harus menampilkan pesan galat yang jelas
  • Dibutuhkan hasil unggul dalam perbandingan performa dengan kompiler Fortran lain
  • Stabilitas harus dibuktikan melalui test suite yang luas
• Saran dari salah satu pendiri LLVM, Chris Lattner:
  > "Perlu menyelesaikan masalah benturan nama antara Flang lama dan Flang baru"
• Pada Oktober 2024, setelah tercapai konsensus komunitas, perubahan nama flang-new → flang selesai dilakukan

Proses kompilasi Flang dan adopsi MLIR

MLIR(Multi-Level Intermediate Representation)

• Sulit mempertahankan informasi bahasa tingkat tinggi hanya dengan LLVM IR
• MLIR memungkinkan karakteristik bahasa tingkat tinggi dipertahankan dan dioptimalkan
• Flang membangun FIR (Fortran IR) di atas MLIR
• FIR mempertahankan informasi seperti array dan type pada Fortran

HLFIR(High Level FIR)

• Representasi tingkat yang lebih tinggi di atas FIR
• Mendukung optimisasi array dan sintaks Fortran tingkat lanjut

Tahap kompilasi

1. Kode sumber Fortran
2. Pembuatan MLIR (HLFIR + FIR)
3. Transformasi FIR
4. Transformasi ke LLVM IR
5. Machine IR → assembly → executable

Dukungan OpenMP di Flang

• OpenMP adalah API standar untuk pemrograman paralel
• Flang menambahkan dialect khusus OpenMP ke MLIR
• Dikonversi ke LLVM IR menggunakan OpenMPIRBuilder
• Implementasi OpenMP di Flang secara struktural mirip dengan Clang

Desain driver Flang

• flang → driver yang ramah pengguna
• flang -fc1 → driver frontend yang ramah pengembang
• Diimplementasikan berdasarkan pustaka clangDriver milik Clang
• Dapat mendukung beragam target dan tool

Kontribusi dan respons terhadap Flang

• Arm: Mengembangkan toolchain HPC berbasis Flang
• Fujitsu: Berkontribusi meningkatkan Flang melalui HPC test suite
• Linaro: Memperbaiki bug melalui test suite dari Fujitsu
• SciPy: Mengatasi masalah dukungan Windows dengan mengadopsi Flang
• Barcelona Supercomputing Center: Mendukung vektorisasi RISC-V dan model paralel internal
• Chris Lattner:
  > "Flang adalah simbol model kolaborasi yang ditawarkan proyek LLVM"
• AMD: Sedang mengembangkan kompiler Fortran generasi berikutnya berbasis Flang

Cara berkontribusi ke Flang

• Flang terus berkembang sebagai proyek open source
• Siapa pun dapat mencobanya langsung dan memberikan masukan
• Ada banyak cara untuk berkontribusi, termasuk kontribusi kode dan perbaikan dokumentasi
• Mengikuti proses kontribusi standar LLVM