218 lines
5.9 KiB
Markdown
218 lines
5.9 KiB
Markdown
# MIR Annotation System - 15命令を保ちながら最適化ヒントを追加
|
||
|
||
Status: Proposed
|
||
Created: 2025-08-31
|
||
Phase: 11 (LLVM Backend)
|
||
|
||
## 🌟 革命的アイデア：MIR15 + アノテーション
|
||
|
||
MIR命令数を15個に保ちながら、最適化に必要なすべての情報をアノテーションとして付与する。
|
||
|
||
## 📋 概要
|
||
|
||
### 基本コンセプト
|
||
- **命令**: 15個のまま（変更なし）
|
||
- **アノテーション**: オプショナルな最適化ヒント
|
||
- **互換性**: アノテーションを無視しても正しく動作
|
||
|
||
### 設計
|
||
```rust
|
||
pub struct MirInstruction {
|
||
// 既存の命令（15種類のまま）
|
||
pub kind: MirInstructionKind,
|
||
|
||
// NEW: 最適化アノテーション（オプション）
|
||
pub annotations: Option<OptimizationHints>,
|
||
}
|
||
|
||
#[derive(Debug, Clone, Default)]
|
||
pub struct OptimizationHints {
|
||
// インライン展開ヒント
|
||
pub inline: Option<InlineHint>,
|
||
|
||
// エイリアス情報
|
||
pub alias: Option<AliasHint>,
|
||
|
||
// 実行頻度ヒント
|
||
pub frequency: Option<FrequencyHint>,
|
||
|
||
// ベクトル化ヒント
|
||
pub vectorize: Option<VectorizeHint>,
|
||
|
||
// GC関連ヒント
|
||
pub gc: Option<GcHint>,
|
||
|
||
// 純粋性ヒント
|
||
pub purity: Option<PurityHint>,
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 🎯 具体的な活用例
|
||
|
||
### 1. Call命令へのインラインヒント
|
||
```rust
|
||
Call {
|
||
dst: %result,
|
||
func: %add,
|
||
args: [%a, %b],
|
||
annotations: Some(OptimizationHints {
|
||
inline: Some(InlineHint::Always), // 常にインライン展開
|
||
purity: Some(PurityHint::Pure), // 副作用なし
|
||
..Default::default()
|
||
})
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 2. フィールド書き込み（setField）へのGCヒント
|
||
```rust
|
||
BoxCall {
|
||
box_val: %obj,
|
||
method: "setField",
|
||
args: [ Const("data"), %new_val ],
|
||
annotations: Some(OptimizationHints { gc: Some(GcHint::YoungGen), ..Default::default() })
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 3. Branch命令への分岐予測ヒント
|
||
```rust
|
||
Branch {
|
||
condition: %cond,
|
||
then_bb: bb1,
|
||
else_bb: bb2,
|
||
annotations: Some(OptimizationHints {
|
||
frequency: Some(FrequencyHint::Hot(0.95)), // 95%の確率でthen
|
||
..Default::default()
|
||
})
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 🚀 メリット
|
||
|
||
1. **命令数維持**: MIR15命令の純粋性を保持
|
||
2. **段階的最適化**: VM/JIT/AOTが必要に応じてヒントを活用
|
||
3. **互換性**: ヒントを無視しても正しく動作
|
||
4. **拡張性**: 新しい最適化ヒントを追加可能
|
||
5. **JIT/AOTフレンドリー**: 邪魔にならない（無視可能）
|
||
|
||
## 🔧 実装方法
|
||
|
||
### VM（ヒント無視）
|
||
```rust
|
||
match instruction.kind {
|
||
MirInstructionKind::Call { .. } => execute_call(...),
|
||
// アノテーションは完全に無視
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### JIT/AOT（ヒント活用）
|
||
```rust
|
||
match instruction.kind {
|
||
MirInstructionKind::Call { .. } => {
|
||
if let Some(hints) = &instruction.annotations {
|
||
if hints.inline == Some(InlineHint::Always) {
|
||
emit_inlined_call(...);
|
||
} else {
|
||
emit_normal_call(...);
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 📊 Codex先生の指摘との整合性
|
||
|
||
> **AA/最適化ヒント**: Box用アドレス空間分離、TBAA階層、`nonnull`/`dereferenceable`、`noalias`（エスケープしない一時Box）、`musttail`/`tail`の活用
|
||
|
||
これらすべてをアノテーションで表現可能！
|
||
|
||
```rust
|
||
pub enum AliasHint {
|
||
NoAlias, // エイリアスなし
|
||
Dereferenceable(usize), // 参照可能サイズ
|
||
NonNull, // NULL不可
|
||
Unique, // 唯一の参照
|
||
AddressSpace(u32), // アドレス空間
|
||
}
|
||
|
||
pub enum InlineHint {
|
||
Never, // インライン禁止
|
||
Default, // コンパイラ判断
|
||
Always, // 必ずインライン
|
||
Hint(u32), // ヒント強度（0-100）
|
||
}
|
||
|
||
pub enum GcHint {
|
||
YoungGen, // 若い世代
|
||
OldGen, // 古い世代
|
||
NoBarrier, // バリア不要
|
||
CardMarking, // カードマーキング必要
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 🎨 LLVM IRへの変換
|
||
|
||
```rust
|
||
// RefSetの例
|
||
BoxCall { box_val, method: "setField", args: [name, value], annotations } => {
|
||
// 型特化Lowering時:
|
||
let ptr = builder.build_gep(...); // name→オフセット解決
|
||
|
||
// アノテーションからLLVMメタデータを生成
|
||
if let Some(hints) = annotations {
|
||
if let Some(alias) = hints.alias {
|
||
match alias {
|
||
AliasHint::NoAlias => builder.add_attribute("noalias"),
|
||
AliasHint::NonNull => builder.add_attribute("nonnull"),
|
||
// ...
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
if let Some(gc) = hints.gc {
|
||
match gc {
|
||
GcHint::YoungGen => emit_young_gen_barrier(),
|
||
GcHint::NoBarrier => { /* バリアスキップ */ },
|
||
// ...
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
builder.build_store(value, ptr);
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 📈 段階的実装計画
|
||
|
||
### Phase 11.1: 基盤実装
|
||
- [ ] OptimizationHints構造体の定義
|
||
- [ ] MirInstructionへの統合
|
||
- [ ] パーサー/プリンターの更新
|
||
|
||
### Phase 11.2: 基本ヒント
|
||
- [ ] InlineHint実装
|
||
- [ ] PurityHint実装
|
||
- [ ] FrequencyHint実装
|
||
|
||
### Phase 11.3: 高度なヒント
|
||
- [ ] AliasHint実装
|
||
- [ ] GcHint実装
|
||
- [ ] VectorizeHint実装
|
||
|
||
### Phase 11.4: LLVM統合
|
||
- [ ] ヒント→LLVMメタデータ変換
|
||
- [ ] 最適化パスでの活用
|
||
- [ ] ベンチマーク検証
|
||
|
||
## 🎉 結論
|
||
|
||
**MIR15命令 + アノテーション = 最強の最適化基盤！**
|
||
|
||
- 命令セットの純粋性を保ちながら
|
||
- 最適化に必要な情報をすべて付与
|
||
- VM/JIT/AOTすべてで最適な実行
|
||
- 論文の「15命令で十分」主張を強化
|
||
|
||
## 関連文書
|
||
- [AI_CONFERENCE_CODEX_ANALYSIS.md](AI_CONFERENCE_CODEX_ANALYSIS.md)
|
||
- [AI_CONFERENCE_SUMMARY.md](AI_CONFERENCE_SUMMARY.md)
|
||
- [../../reference/mir/INSTRUCTION_SET.md](../../reference/mir/INSTRUCTION_SET.md)
|