Brandt Bucher de Microsoft, membre de l'\u00e9quipe des d\u00e9veloppeurs principaux de CPython et travaillant sur l'augmentation des performances de l'interpr\u00e9teur CPython, a publi\u00e9 une impl\u00e9mentation d'un compilateur JIT pour Python, utilisant la technique Copy-and-Patch. La publication du JIT co\u00efncide avec No\u00ebl et l'annonce est \u00e9crite en vers. <\/p>\n
Le JIT propos\u00e9 se distingue par sa rapidit\u00e9 de g\u00e9n\u00e9ration de code, sa facilit\u00e9 de maintenance et son int\u00e9gration compl\u00e8te avec l'interpr\u00e9teur. La m\u00e9thode propos\u00e9e permet de transformer automatiquement un interpr\u00e9teur \u00e9crit en C en compilateur JIT, sans avoir \u00e0 \u00e9laborer une logique de g\u00e9n\u00e9ration de code distincte et sans cr\u00e9er manuellement des repr\u00e9sentations assembleur. Avec cette approche, la correction d'un bug dans l'interpr\u00e9teur entra\u00eenera \u00e9galement la r\u00e9solution du m\u00eame probl\u00e8me dans le JIT, car un g\u00e9n\u00e9rateur de code commun est utilis\u00e9. <\/p>\n
Le fonctionnement de la m\u00e9thode Copy-and-Patch repose sur le fait que la relocation de code en m\u00e9moire lors du chargement par le linkeur d'objets et le remplacement des instructions machine au lieu du bytecode dans le JIT repr\u00e9sentent des t\u00e2ches similaires. Lors de l'ex\u00e9cution du JIT, le processus parcourt les instructions bytecode cr\u00e9\u00e9es par l'interpr\u00e9teur et copie, pour chaque instruction, un code machine pr\u00e9alablement compil\u00e9 dans une zone m\u00e9moire avec du code ex\u00e9cutable, tout en modifiant \u00e0 la vol\u00e9e les instructions pour substituer les donn\u00e9es trait\u00e9es (le JIT copie des mod\u00e8les de fonctions d\u00e9j\u00e0 compil\u00e9es et les remplace par les valeurs n\u00e9cessaires telles que les arguments et les constantes). Lors du chargement des fichiers objets, le code machine est \u00e9galement copi\u00e9 en m\u00e9moire et des symboles externes sont substitu\u00e9s. <\/p>\n
Dans Copy-and-Patch JIT, un fichier objet au format ELF est g\u00e9n\u00e9r\u00e9 \u00e0 l'aide de LLVM, contenant des donn\u00e9es sur les instructions de bytecode et des informations n\u00e9cessaires pour remplacer des donn\u00e9es. JIT remplace les instructions de bytecode g\u00e9n\u00e9r\u00e9es pendant l'interpr\u00e9tation du programme par des repr\u00e9sentations en code machine, tout en substituant les donn\u00e9es n\u00e9cessaires aux calculs. La mise en \u0153uvre de JIT n\u00e9cessite LLVM comme d\u00e9pendance au moment de la compilation, mais les composants au moment de l'ex\u00e9cution ne d\u00e9pendent pas d'externalit\u00e9s et se composent d'environ 300 lignes de code en C \u00e9crites manuellement et de 3000 lignes de code en C g\u00e9n\u00e9r\u00e9es. <\/p>\n
Compar\u00e9 \u00e0 l'outillage JIT traditionnel (LLVM -O0), le JIT propos\u00e9 assure une g\u00e9n\u00e9ration de code 100 fois plus rapide et un code r\u00e9sultant 15% plus rapide. Par rapport \u00e0 la compilation en WebAssembly (Liftoff), le nouveau JIT g\u00e9n\u00e8re du code 5 fois plus rapidement, et le code r\u00e9sultant fonctionne 50% plus rapidement. En comparaison avec le JIT optimisant (LuaJIT) utilisant du code assembleur \u00e9crit manuellement, la nouvelle version s'est r\u00e9v\u00e9l\u00e9e plus rapide dans 13 des 44 tests, avec un retard de performance moyen de 35%, tout en simplifiant beaucoup la maintenance et en r\u00e9duisant le niveau de complexit\u00e9 de mise en \u0153uvre.
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