[发明专利]动态二进制优化

说明书

技术领域

本发明一般涉及数字数据处理，尤其涉及计算机编程代码的动态优化。

背景技术

二十世纪后半叶，开始发生被称为信息革命的事件。虽然信息革命在影响范围上是比任何某个事件或机器都要广泛的具有历史意义的发展，但是没有哪个单个设备比数字电子计算机更能代表信息革命。计算机系统的发展当然已经是一场革命。每一年，计算机系统都变得更快，存储更多的数据，并为用户提供更多的应用。

计算机系统的核心部分是一个或多个中央处理单元（CPU），也被称为处理器，它们执行存储在计算机存储器中的指令。从计算机硬件的角度来看，大多数的系统都以基本相同的方式运行。处理器能够执行所定义的一组非常简单的操作，如算术、逻辑比较以及将数据从一个位置移动到另一个位置。然而，每个操作执行得非常快。多层次的计算机程序代码引导计算机执行大量的这些简单操作，使得计算机能够执行复杂的任务。尽管所定义的一组简单操作是有限的，但是能够在程序代码中规定的这些操作的可能序列和组合实际上是无穷的。

在数字计算机非常早期的历史中，指示计算机执行某一任务的计算机程序是以可由计算机处理器直接执行的形式写成的。即使在执行相对简单的任务时，这些程序对人来说也很难编写、理解和维护。随着这种程序的数量和复杂度的增加，这种方法变得明显不再可行。为了使得计算机程序更容易开发，开发了大量的并且多样化的高级语言以支持创建计算机程序代码。

虽然高级语言的特征各有不同，但是所有这些语言都用来使得人能够更容易地编写执行某一任务的程序。通常地，高级语言以人类程序员容易理解而不是计算机容易理解的方式来表示操作、固定值、变量和其他结构。这些程序并不能直接由计算机处理器执行。为了在计算机上运行，这些程序必须首先从人类可读的形式（源代码）转换成可由计算机处理器执行的某种东西，即，可被处理器直接读取并执行的指令序列。

可被处理器直接读取并执行的指令（处理器可执行指令）是预定义格式的二进制比特序列，每一比特的位置特定于读取它并对其译码的处理器中的逻辑。比特值的组合规定将要执行的一个操作或若干操作、数据源或数据目的地、分支条件或分支目的地等等。比特序列的格式编排和比特组合的含义定义了处理器的“指令集”。虽然任何处理器执行的一组有限的简单操作与另一个处理器执行的一组有限的简单操作相似，但是每个处理器的指令集（即，预定义格式和处理器可执行指令二进制比特序列的含义）并不相似。

大体上说，源代码是通用的，并且可被任何受过使用可应用语言训练的人理解，虽然可执行代码对具体的计算机系统环境来说是特定的，并且只能在该计算机系统或类似配置的计算机系统上执行。具体地说，可执行代码对处理器指令集来说是特定的，尽管它可能对计算机系统的其他参数也是特定的。

目前存在将高级语言的源代码转换成处理器指令集中的处理器可执行指令的各种技术。可以对源代码进行“解释”，意思是某一特殊程序（“解释器”）获取序列中的每一条源代码语句，并执行与每一条源代码指令对应的小例程（即，处理器可执行指令集中的一系列指令）。解释对于达到某些目的是有用的，但是它通常是非常低效的。

传统上，为了更高的执行效率，对源代码的若干单独部分（模块）进行编译以形成处理器可执行指令的若干模块，它们可以被链接在一起形成更大的程序（尽管某些程序只包含单个编译模块）。这些程序以可执行形式被保存在数字介质存储装置中，并可以以该形式分发给其他计算机系统，或继续留在它们最先被编译的系统上。随后它们通常以此形式被执行许多次。编译自身是一项由特殊的计算机程序（编译器）执行的任务，会耗费大量时间。通常，编译涉及对可执行代码的一些优化，它要求对程序内的各个指令序列进行分析。与解释的代码不同，编译的模块中的得到的处理器可执行指令不一定与特定的源指令对应，不一定遵循同一序列，尽管它们必定产生相同的逻辑输出。由于期望这些程序被执行许多次，因此编译的负担扩展到许多执行中。传统形式的编译有时被称作“静态编译”。

近年来，“及时”动态编译或优化已经越来越令人感兴趣。与静态编译类似，“及时”或动态编译/优化涉及生成优化的处理器可执行指令。但与静态编译不同，程序的处理器可执行指令在处理器可执行指令作为其一部分的程序执行期间或者执行的一部分而生成（目标程序）。这实际上意味着及时或动态编译/优化旨在被执行多次，例如每次执行程序时或针对执行程序的每个用户进程。