التحسين الفائق

التحسين الفائق هو عملية يقوم فيها المترجم تلقائيًا بإيجاد التسلسل الأمثل لسلسلة من التعليمات البرمجية الخالية من الحلقات. لا تستطيع المترجمات في الواقع العملي إنتاج شفرة برمجية مثالية تمامًا ، وبينما تُحسّن معظم تحسينات المترجمات القياسية الشفرة جزئيًا فقط، فإن هدف المُحسِّن الفائق هو إيجاد التسلسل الأمثل، أي الشكل القياسي . يمكن استخدام المُحسِّنات الفائقة لتحسين المُحسِّنات التقليدية من خلال تسليط الضوء على الفرص الضائعة، مما يُمكّن المُبرمج من كتابة قواعد إضافية.

صاغت ألكسيا ماسالين مصطلح "التحسين الفائق " في بحثها المنشور عام 1987 بعنوان " المُحسِّن الفائق: نظرة على أصغر برنامج " . ^{[ 1 ]} وقد أُطلق مصطلح "تحسين البرنامج" على مجال لا يطمح إلى التحسين، بل إلى التطوير فقط. هذا الخطأ في التسمية دفع ماسالين إلى تسمية نظامها "المُحسِّن الفائق"، وهو في الواقع مُحسِّن لإيجاد البرنامج الأمثل. ^{[ 2 ]}

في عام 1992، تم تطوير مُحسِّن الأداء الفائق من جنو (GSO) ليتم دمجه في مجموعة مُجمِّعات جنو (GCC). ^{[ 3 ] [ 4 ]} وقد طوّرت أعمال لاحقة هذه الأفكار ووسّعتها.

تقليديًا، تُجرى عملية التحسين الفائق عبر بحث شامل ودقيق في فضاء تسلسلات التعليمات الصالحة. هذه طريقة مكلفة، وغير عملية إلى حد كبير بالنسبة للمترجمات العامة. ومع ذلك، فقد ثبتت فائدتها في تحسين الحلقات الداخلية ذات الأهمية البالغة للأداء. من الممكن أيضًا استخدام مُحلِّل SMT لمعالجة المشكلة، مما يُحسِّن كفاءة البحث بشكل كبير (على الرغم من أن المدخلات الأكثر تعقيدًا من كتلة أساسية لا تزال خارج نطاق التحسين). ^{[ 5 ]}

في عام 2001، تم إثبات فعالية التحسين الفائق الموجه نحو الهدف في مشروع دينالي من قِبل قسم الأبحاث في شركة كومباك. ^{[ 6 ]} وفي عام 2006، طُبقت البرمجة التصريحية لمجموعة الإجابات على التحسين الفائق في مشروع التحسين الكلي باستخدام تقنية مجموعة الإجابات (TOAST) ^{[ 7 ]} في جامعة باث . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

يمكن استخدام التحسين الفائق لتوليد مُحسِّنات ثقب الباب للأغراض العامة تلقائيًا . ^{[ 10 ]}

تتوفر العديد من برامج تحسين الأداء الفائقة للتنزيل مجاناً.

• بالنسبة لعائلة مجموعات التعليمات x86:
  • مُحسِّن GNU الفائق (superopt) ^{[ 11 ]} (GSO) (1992) ^{[ 3 ] [ 4 ]} – يدعم أيضًا العديد من مجموعات تعليمات المعالجات الأخرى
  • STOKE، ^{[ 12 ]} مُحسِّن عشوائي ^{[ 13 ]} للغة التجميع x86-64 x86 .
• لـ ARM:
  • مُحسِّن فائق غير محدود، ^{[ 5 ]} يحول لغة LLVM IR إلى لغة التجميع ARMv7-A
• بالنسبة للأنظمة المدمجة:
  • المتحكم الدقيق PIC SuperOptimizer (2003) ^{[ 14 ] [ 15 ]}
  • دراسة جدوى أجرتها شركة Embecosm (2014) لـ AVR ، استنادًا إلى GSO ^{[ 16 ] [ 17 ]}
• بالنسبة لـ JVM:
  • مُحسِّن Clojure الفائق لآلة Java الافتراضية (2012) ^{[ 18 ]}
• بالنسبة لـ LLVM IR:
  • souper ^{[ 19 ]} مُحسِّن فائق للبرامج في لغة LLVM الوسيطة.
• لـ WebAssembly
  • يوفر slumps ^{[ 20 ]} تحسينًا فائقًا لبرامج WASM استنادًا إلى souper.

• تحسين فتحة الباب
• إزالة التعليمات البرمجية غير المستخدمة
• التجميع الفائق