ОПТИМІЗУЮЧИЙ ІНТЕРПРЕТАТОР ДЛЯ МОВИ ПРОГРАМУВАННЯ

Abstract

Пояснювальна записка: 66 сторінок, 25 рисунків, 22 використаних джерел. Об’єкт дослідження – процеси оптимізації виконання програм у віртуальних машинах та байт-кодових інтерпретаторах. Проєкт складається з трьох розділів. У першому розділі розглянуто загальну структуру компіляторів та інтерпретаторів, принципи їхньої організації та відмінності між моделями виконання. Описано роль проміжного представлення (IR) у процесі аналізу та оптимізації програм, а також наведено основні його форми: деревоподібні (AST), інструкційні (TAC) та стекові представлення. Окремо розглянуто класи статичних і динамічних оптимізацій, що застосовуються для підвищення ефективності виконання програм. У другому розділі виконано проєктування архітектури оптимізуючого інтерпретатора. Запропоновано використання SSA-представлення як основи для статичних оптимізацій та визначено послідовність оптимізаційних проходів, що включає поширення та згортання констант, strength reduction, peephole-оптимізації, відновлення узгодженості SSA та видалення мертвого коду. Також розглянуто динамічні оптимізації на прикладі інтерпретатора CPython, зокрема інлайнове кешування, спеціалізацію байт-коду та суперінструкції. Третій розділ присвячено практичній перевірці запропонованих підходів. Проведено тестування статичних оптимізацій, яке підтвердило коректність роботи оптимізаційних проходів та їх здатність до послідовного спрощення проміжного представлення. Окремо проаналізовано поведінку динамічних оптимізацій у CPython, де підтверджено ефективність адаптивної спеціалізації байт-коду та зменшення накладних витрат інтерпретації після періоду розігріву (warm-up). ОПТИМІЗУЮЧИЙ ІНТЕРПРЕТАТОР, SSA, ПРОМІЖНЕ ПРЕДСТАВЛЕННЯ, БАЙТ-КОД, СТАТИЧНІ ОПТИМІЗАЦІЇ, ДИНАМІЧНІ ОПТИМІЗАЦІЇ.