Изучение TurboFan JIT

На прошлой неделе мы объявили, что включили TurboFan для определенных типов JavaScript. В этом посте мы хотели углубиться в дизайн TurboFan.

Производительность всегда была ядром стратегии V8. TurboFan сочетает передовое промежуточное представление с многоуровневым конвейером перевода и оптимизации, чтобы генерировать машинный код более высокого качества, чем это было возможно ранее с CrankShaft JIT. Оптимизации в TurboFan многочисленнее, сложнее и применяются более основательно, чем в CrankShaft, позволяя гибкoе перемещение кода, оптимизацию управления потоком и точный анализ числовых диапазонов, что ранее было недостижимо.

Слоистая архитектура

С течением времени компиляторы обычно усложняются, поскольку поддерживаются новые функции языка, добавляются новые оптимизации и нацеливается поддержка новых архитектур компьютеров. С TurboFan мы извлекли уроки из многих компиляторов и разработали слоистую архитектуру, позволяющую компилятору справляться с этими требованиями со временем. Более четкое разделение между языком исходного уровня (JavaScript), возможностями VM (V8) и особенностями архитектуры (от x86 до ARM до MIPS) позволяет создавать более чистый и надежный код. Слоистая структура позволяет разработчикам компилятора локально анализировать при внедрении оптимизаций и функций, а также писать более эффективные модульные тесты. Это также экономит код. Каждая из 7 целевых архитектур, поддерживаемых TurboFan, требует меньше 3000 строк кода, специфичного для платформы, в сравнении с 13000-16000 в CrankShaft. Это позволило инженерам ARM, Intel, MIPS и IBM более эффективно вносить вклад в TurboFan. TurboFan гораздо легче поддерживает все предстоящие функции ES6 благодаря своему гибкому дизайну, отделяющему фронтенд JavaScript от зависимых от архитектуры бекендов.

Более сложные оптимизации

TurboFan JIT реализует более агрессивные оптимизации, чем CrankShaft, используя ряд продвинутых методов. JavaScript поступает в конвейер компилятора в основном не оптимизированной форме и переводится и оптимизируется до все более низких форм, пока не будет сгенерирован машинный код. Центральным элементом конструкции является более гибкое внутреннее представление в виде "моря узлов" (IR) кода, которое позволяет более эффективно перестраивать и оптимизировать.

Анализ числовых диапазонов помогает TurboFan лучше понимать код, связанный с вычислениями. IR, основанный на графах, позволяет выразить большинство оптимизаций в виде простых локальных сокращений, которые легче писать и тестировать независимо. Движок оптимизации систематически и основательно применяет эти локальные правила. Переход от графического представления включает инновационный алгоритм планирования, который использует свободу перестановки для перемещения кода из циклов в менее часто выполняемые пути. Наконец, оптимизации, специфичные для архитектуры, такие как сложный выбор инструкций, используют особенности каждой целевой платформы для достижения наилучшего качества кода.

Достижение нового уровня производительности

Мы уже наблюдаем значительные ускорения с TurboFan, но впереди еще много работы. Следите за обновлениями, поскольку мы включаем больше оптимизаций и активируем TurboFan для большего числа типов кода!