Программные методы повышения производительности архитектуры picoJava-II

• Автор: Лунев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 90 с. : ил

1. АНАЛИЗ ВОПРОСОВ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЯЗЫКА V

1.1 Основные способы реализации виртуальной vмашины

1.2 Устройство виртуальной vмашины.

1.2.1 Концепция

1.2.2 Формат vкласса.

1.2.3 Набор команд V.

1.3 Архитектура ivИ.

1.3.1 Основные особенности.

1.3.2 Расширенный набор команд.

1.4 Постановка задачи

1.5 Выводы.
2. ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗМЕРА VКЛАССОВ
2.1 Анализ традиционных подходов к оптимизации размера vкллссов
2.2 Алгоритмы построения компактного константного пула класса
2.2.1 Удаление неиспользуемых записей в константном пуле.
2.2.2 Переиспользование записей в константном пуле.
2.3 ВЫВОДЫ.
3. СТАТИЧЕСКИЕ АЛГОРИТМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БАЙТКОДА
3.1 Промежуточное представление байткода
3.2 Адаптация традиционных алгоритмов для оптимизации байткода
3.2.1 Свертка константных выражений
3.2.2 Распространение констант.
3.2.3 Арифметические упрощения.
3.2.4 Иилайнинг
3.2.5 Удаление мертвого и недостижимого кода.
3.2.6 Распространение копирований
3.2.7 Сбор общих подвыраэсений
3.2.8 Вынос инварианта из цикла
3.2.9 Перераспределение локальных переменных.
3.3 Оптимизация обработки массивов с использованием расширенного набора команд ivII
3.4 Генерация байткода из промежуточного представления
3.5 выводы
4. ДИНАМИЧЕСКИЕ АЛГОРИТМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БАЙТКОДА
4.1 Оптимизация вызова методов через классинтерфейс.
4.2 Оптимизация вызова коротких невиртуальных методов
4.3 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ. ПОТАКТОВЫЙ СИМУЛЯТОР АРХИТЕКТУРЫ IVII .
ЛИТЕРАТУРА


Однако при дальнейшем анализе архитектуры ivII и самого байткода становится ясно, что остается много возможностей дальнейшего повышения производительности ivII программным путем. Частично эти возможности связаны с качеством самого исполняемого байткода, получаемого стандартным vкомпилятором. Другие возможности обусловлены архитектурными особенностями ivII, пригодными для оптимального исполнения байткода. В связи с этим становятся актуальными работы, связанные с разработкой механизмов, использующих аппаратные особенности архитектуры ivII для исполнения байткода оптимальным образом. Цслыо диссертационной работы является анализ проблем, связанных с достижением наибольшей производительности vплатформ, и практическое решение этих проблем применительно к архитектуре ivII. II. II. Практическая ценность результатов работы состоит в том, что на основе оценки производительности оптимизированного байткода подтверждена полезность программного подхода к повышению производительности архитектуры ivII. Реализованы бинарный оптимизирующий компилятор и средства поддержки исполнения оптимального байткода для ivII. Архитектурнонезависимый характер части оптимизаций позволяет сделать вывод о том, что программный ресурс повышения производительности будет присутствовать и в будущих микропроцессорах, аппаратно исполняющих байткод v. Кроме того, некоторые представленные оптимизационные механизмы могут быть полезны и для традиционных архитектур, использующих Iтехнологию. Основные практические результаты, выносимые на защиту. II. Все разработанные алгоритмы реализованы в составе оптимизирующего бинарного компилятора для архитектуры ivII. Оптимизирующий бинарный компилятор и средства поддержки времени исполнения прошли этап опытной эксплуатации в фирмах i, ЗАО МЦСТ, а также были опробованы сотрудниками фирмы i и дали хорошие результаты. В дальнейшем возможно использование результатов работы в составе математического обеспечения для любого микропроцессора, имеющего архитектуру ivII например, для микропроцессора МВ9, разработанного фирмой i. Публикации. Оптимизация вызова методов через классинтерфейс в реализации языка v на XIV научной конференции МФТИ, посвященной летию создания МФТИ Москва, МФТИ, ноябрь 9. Апробация. Результаты работы докладывались и обсуждались на XI, XII и XV научных конференциях Московского ФизикоТехнического Института, а также семинарах ЗАО МЦСТ. Краткое содержание работы. В главе 1 дается краткий обзор проблем, связанных с эффективностью языка v. Рассматриваются основные варианты реализации виртуальной vмашины V, v Vi i. Анализируются область применения и потенциальная эффективность каждого варианта. По результатам сравнительного анализа делается вывод о перспективности на рынке встроенных устройств варианта реализации V в виде микропроцессора, аппаратно исполняющего байткод. В частности, подобные микропроцессоры могут быть спроектированы на основе одной из современных архитектурных платформ ivII. В разделе 1. Подробно характеризуются формат vкласса и набор команд V. В разделе 1. II. Отдельно рассматривается расширенный набор команд, использование которого позволяет увеличить производительность байткода. По результатам проведенного анализа делается вывод о том, что в архитектуре ivII присутствует возможность повышения производительности программным путем. В главе 2 анализируются возможности оптимизации размера байткода v. Размер байткода является его важной характеристикой, поскольку оказывает прямое влияние на скорость передачи vпрограмм по сети. Встроенные устройства на основе архитектуры ivП не имеют жестких дисков, осуществляя все взаимодействие с внешним миром исключительно с помощью сетевых соединений. Таким образом, размер байткода становится одним из ключевых факторов обеспечения производительности систем, построенных на основе этой архитектуры. На основе анализа размера составных частей классов из тестового пакета v делается вывод о том, гго компонентом класса, занимающим подавляющую часть в общем объеме, является константный пул.