Компиляторные технологии

Магистратура 2021/2022

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Системное программирование)

Направление: 09.04.04. Программная инженерия

Кто читает: Базовая кафедра «Системное программирование» Института системного программирования им. В.П. Иванникова РАН (ИСП РАН)

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Гайсарян Сергей Суренович, Мельник Дмитрий Михайлович

Прогр. обучения: Системное программирование

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 44

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

В курсе «Компиляторные технологии» рассматриваются основные принципы построения современных оптимизирующих компиляторов, причем основное внимание уделяется именно оптимизации кода — начиная от генерации внутреннего представления программы, анализа потока данных, различных этапов анализа и оптимизации кода, и заканчивая распределением регистров для конкретной целевой архитектуры и генерации для нее машинного кода. В ходе курса подробно рассматриваются алгоритмы компиляторных оптимизаций, а также разбираются примеры их работы. Рассматриваемые в курсе алгоритмы составляют основу оптимизаций, применяемых в современных промышленных компиляторах, таких как Clang/LLVM и GCC.

Цель освоения дисциплины

Компиляторные технологии применяются не только при разработке и модификации оптимизирующих компиляторов, но и при решении других проблем, для решения которых требуется глубокий анализ и трансформация программ: разработка наборов тестов для верификации программы, аудит программы для выявления дефектов (уязвимостей кода и «закладок», влияющих на работу программы и даже операционной системы, под управлением которой она выполняется), восстановление утраченной документации по тексту программы и др.

Планируемые результаты обучения

Освоение новых методов в области оптимизирующей компиляции и интерпретации программ; в том числе методов адаптивной оптимизации и компиляции;
Формирование практических навыков применения формальных методов при проектировании и разработке программного обеспечения

Содержание учебной дисциплины

Обзор системных и прикладных задач, для решения которых применяются компиляторные технологии.
Исключение частичной избыточности с помощью анализа потока данных
Граф зависимостей программы и его применения. Слайсинг
Оптимизация параллелизма и локальности данных. Иерархический параллелизм вычислительных систем.
Распараллеливание гнезд циклов. Полиэдральное представление гнезда циклов. Пространство итераций. Пространство данных. Пространство процессоров. Аффинные индексы массивов.
Распараллеливание гнезд циклов для многопроцессорных вычислительных систем. Использование стандартного пакета MPI.
Распространение условных констант с применением SSA-формы
Межпроцедурная и межмодульная оптимизация.
Адаптивная оптимизация программ. Машинное обучение оптимизатора.
Символьное выполнение программ. Предикаты пути и предикаты безопасности
Виртуальные машины и интерпретаторы. Динамическая компиляция. Многоуровневая динамическая компиляция. Эффективные техники оптимизации динамическим компилятором.
Динамическая компиляция. Динамический компилятор с адаптивной оптимизацией.
Методы профилирования выполняемого кода.
Статическое и динамическое инструментирование кода.
Обзор методов распознавания программ

Элементы контроля

Контрольные работы
Направлены на закрепление лекционного и семинарского материалов.
Экзамен
Общая проверка знаний по курсу

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 4 модуль
Итог = По модулю 10 (Среднее (КР) + Экзамен)

Программа дисциплины