a21_hlx001 のバックアップ(No.6) - essen-wiki

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HLX-001

(by K, 2021.06.20)

(0)

HLXは、a21_txt01やその続編で作ったHLシリーズ（はりぼて言語）をベースに、Kが望む理想の言語を作るプロジェクトです。
- 中・長期の目標はa21_hlx000に書いてあります。
HLX-001はその最初のバージョンです。まあHL-23みたいなものです。

(1) 概要

HLX-001は、HL-9a, HL-16a, HL-22aの3つを統合し、さらに改良を加えたものです。
- ということで「できること」はこれら3つと同じです。
統合されているので、モードを切り替えて使います。
- [codemode 0] HL-9a相当の実行モードで、JITコンパイルせずに中間コードを実行します。x86, x64以外でも（ソースからHLX-001をコンパイルすれば）動くはずです。
- [codemode 1] HL-16a相当の実行モードで、x86の32bitの機械語をJITコンパイラで生成します。
- [codemode 2] HL-22a相当の実行モードで、x64の64bitの機械語をJITコンパイラで生成します（MS-Windows系のABI）。
- [codemode 3] HL-22a相当の実行モードで、x64の64bitの機械語をJITコンパイラで生成します（System V系のABI）。

http://k.osask.jp/files/hlx001a.zip (75.3KB)
- [内容]
- hlx001_32.exe : 32bit版の実行ファイル(21.5KB)
- hlx001_64.exe : 64bit版の実行ファイル(29.0KB)
- mandel.cなどのサンプルプログラム
- hlx001src/
  - hlx001.c (935行) - ソースコードから共通中間コードに変換
  - esvm.c (945行) - 共通中間コードを最適化する
  - esvm_run.c (200行) - 共通中間コードをインタプリタで実行
  - esvm_x864.c (1027行) - 共通中間コードをx86/x64の機械語に変換

(2) 特徴（なにがすごいのか）

[1]処理系の小ささ

HL-9a, HL-16a, HL-22aの3つは以下のようになっていました。それらに対し、こんなにコンパクトにまとまっています。

	ソース行数	.exeのサイズ（無圧縮）	.exeのサイズ（UPX）
HL-9a	772行	20.0KB	11.5KB
HL-16a	1081行	24.5KB	13.5KB
HL-22a	1223行	41.5KB	21.0KB
(合計)	(3076行)	(86.0KB)	(46.0KB)

HLX-001	3017行	40.0KB	21.5KB

あれ？ソース行数的には、それほどコンパクトでもないな・・・。
まあでも実行ファイル的には明らかにコンパクトになっています。
上記3つは似たような部分が多いため、1つにまとめることで共通な部分が省かれて、このような結果になっています。

[2]コード生成の質の向上
- mandel.cを使って比較してみました。
- [2-1] HL-9aとの比較
  HL-9a vs HLX-001 32bitモード（x86） 29.667秒 vs 23.220秒 1.28倍
  HL-9a vs HLX-001 64bitモード（x64） 26.904秒 vs 18.653秒 1.44倍
  - 表のように、HLX-001は中間コードの実行性能が上がっています。
  - この成果は、主に「中間コードの最適化」（後述）がうまくいっているからです。
- [2-2] HL-16aとの比較（32bitモード（x86））
  HL-16a vs HLX-001 3.246秒(657バイト) vs 3.272秒(609バイト) 速度優先
  HL-16a vs HLX-001 3.730秒(613バイト) vs 3.660秒(411バイト) サイズ優先
  - 速度優先: regVar(0,
  - サイズ優先: regVar(0,
  - 実行速度的にはHL-16aに対する優位性はないのですが、生成コードの長さは結構改善されています。

[2] HL-16aとの比較（32bitモード（x86））

[3] HL-22aとの比較（64bitモード（x64））

HL-22a vs HLX-001	2.503秒(674バイト) vs 2.512秒(655バイト)	速度が速くなるようにレジスタ変数を割り当て
HL-22a vs HLX-001	3.449秒(588バイト) vs 3.459秒(489バイト)	サイズが小さくなるようにレジスタ変数を割り当て

[考察]
- [1]のHL-9aとの比較では、HLX-001になって有意に性能が向上しています。これはHLX-001が内部コードに対して最適化をしてから実行するようになったためです。
- [2]のHL-16aとの比較では、有意な速度の向上はありませんでした。ただサイズにおいては有意な差がついています。これはどちらもアラインを考慮せずに比較しているので、その影響かもしれません。HLXにアライン機能を対応させたら、少しは差が出るかもしれません。
- [3]のHL-22aとの比較では、有意な速度の向上はありませんでした。ただサイズにおいては有意な差がついています。これはどちらもアラインを考慮せずに比較しているので、その影響かもしれません。HLXにアライン機能を対応させたら、少しは差が出るかもしれません。

（以下編集中）