設計的虛擬機JIT

Question

我正在開發，編譯爲自己的虛擬機，一個簡單的具有指令以某種數據的工作像點，載體一種腳本語言，漂浮和等..存儲單元表示這樣：

struct memory_cell 
{ 
    u32 id; 
    u8 type; 

    union 
    { 
     u8 b; /* boolean */ 
     double f; /* float */ 
     struct { double x, y, z; } v; /* vector */ 
     struct { double r, g, b; } c; /* color */ 
     struct { double r, g, b; } cw; /* color weight */ 
     struct { double x, y, z; } p; /* point variable */ 
     struct { u16 length; memory_cell **cells; } l; /* list variable */ 
    }; 
}; 

說明是通用的，可以在許多不同的操作數工作。例如

ADD dest, src1, src2 

可以使用浮點數，向量，點，顏色根據操作數設置正確類型的目標。

主執行週期只檢查指令的操作碼（它是一個包含用於定義任何類型指令的聯合的結構）並執行它。我使用了一種簡化的方法，其中我沒有寄存器，只有大量的存儲單元。

我想知道JIT是否可以幫助我獲得最佳表演或不如何實現它。

正如我說最好的執行已達成到目前爲止是這樣的事情：

void VirtualMachine::executeInstruction(instr i) 
{ 
    u8 opcode = (i.opcode[0] & (u8)0xFC) >> 2; 

    if (opcode >= 1 && opcode <= 17) /* RTL instruction */ 
    { 
     memory_cell *dest; 
     memory_cell *src1; 
     memory_cell *src2; 

     /* fetching destination */ 
     switch (i.opcode[0] & 0x03) 
     { 
      /* skip fetching for optimization */ 
      case 0: { break; } 
      case MEM_CELL: { dest = memory[stack_pointer+i.rtl.dest.cell]; break; } 
      case ARRAY_VAL: { dest = memory[stack_pointer+i.rtl.dest.cell]->l.cells[i.rtl.dest.index]; break; } 
      case ARRAY_CELL: { dest = memory[stack_pointer+i.rtl.dest.cell]->l.cells[(int)i.rtl.dest.value]; break; } 
     } 

    /* omitted code */ 

    switch (opcode) 
    { 
     case ADD: 
     { 
      if (src1->type == M_VECTOR && src2->type == M_VECTOR) 
      { 
       dest->type = M_VECTOR; 
       dest->v.x = src1->v.x + src2->v.x; 
       dest->v.y = src1->v.y + src2->v.y; 
       dest->v.z = src1->v.z + src2->v.z; 
       } 

     /* omitted code */ 

是否容易/便利嘗試JIT編譯？但我真的不知道從哪裏開始，這就是爲什麼我要問一些建議。

除此之外，還有什麼其他的建議，我應該考慮在開發它？

這個虛擬機應該足夠快，可以爲光線追蹤器計算着色器，但我還沒有做過任何一種基準測試。

Answer 1

在編寫JIT（「Just-in-time」）編譯器之前，您至少應該考慮如何編寫一個「先行先試」編譯器。

也就是說，給定包括你的虛擬機指令的程序，你會如何產生節目由86（或其他）的指令，即不一樣的原始程序？你將如何優化不同指令集的輸出，以及同一架構的不同版本？您提供的示例操作碼具有相當複雜的實現，那麼您可以通過發送執行該任務的代碼來實現「內聯」操作碼，以及通過發出對某些共享代碼的調用來實現哪種操作碼？

JIT必須能夠做到這一點，並且它還必須在VM運行時確定它執行的代碼，何時執行代碼以及它如何表示由此產生的VM指令和原生指令。

如果你還不是組裝騎師，那麼我不建議你寫一個JIT。這並不是說「永遠不要做」，但你應該在認真開始之前成爲組裝騎師。

另一種是寫一個非JIT編譯器轉換你的虛擬機指令（或原始腳本語言）爲Java字節碼，或LLVM，傑夫福斯特說。然後讓該字節碼的工具鏈完成難以處理的CPU工作。

Answer 2

虛擬機是一個值得考慮的重要任務。你有沒有考慮過像LLVM這樣的虛擬機？

LLVM將爲您提供一個良好的基礎，並有大量example projects，您可以使用它來了解。

Answer 3

Steve Jessop有一個觀點：JIT編譯器比正常編譯器更難。 正常的編譯器本身很難。

但是，閱讀問題的最後一部分，我不知道如果你真的想要一個JIT編譯器。

如果你的問題是這樣的：

我想創建一個光線追蹤程序，它允許用戶用自己的領域特定語言提供他們的着色器程序等 。 它確定。 我有我的語言定義，解釋器實施，它的作品很好，正確。 但它很慢：我如何將它作爲本機代碼執行？

那麼這裏是我以前做的是類似的情況：

• 翻譯你的用戶提供的程序，以C函數，可以在程序中調用。

• 寫出來正常的C源文件以適當的#includes等

• 如.DLL（或.so在* nix中），使用普通的C編譯器編譯它們。

• 在您的程序中動態加載.dll文件，找到您的函數指針並在您的光線跟蹤器中使用它們代替解釋版本 。

一些注意事項：

• 在某些環境下可能是不可能的：C編譯器或系統策略 進不去不容許你加載你自己的DLL。 因此請在嘗試之前進行檢查。

• 不要丟棄你的解釋器。 保持它作爲您的語言的參考實現。