Just-in-time kompilace závisle typovaného lambda kalkulu

Abstract

Řada programovacích jazyků byla schopna zvýšit svoji rychlost výměnou běhových systémů stavěných na míru za obecné platformy, které pro optimalizaci používají just-in-time překlad, jako jsou GraalVM nebo RPython. V této práci vyhodnocuji, zda je použití takovýchto platforem vhodné i pro jazyky se závislymi typy nebo důkazovými systémy. Tato práce představuje koncepty -kalkulu a teorie typů potřebné pro úvod do závislých typů s relevantními algoritmy, specifikuje malý závisle typovaný jazyk založený na $\lambda\Pi$ kalkulu, a prezentuje dva interpretery tohoto jazyka. Tyto interpretery jsou psané v jazyce Kotlin, první je jednoduchý, psaný ve funkcionálním stylu a druhý používá platformu GraalVM a Truffle. GraalVM je platforma založená na virtuálním stroji Javy (JVM), která přidává just-in-time překladač založený na částečném vyhodnocení (partial evaluation) a Truffle je knihovna pro tvorbu programovacích jazyků využívající tento překladač. Závěr práce vyhodnocuje běhové charakteristiky těchto interpreterů na různých zátěžových testech.Závěry práce jsou ale silně negativní. Vliv JIT překladu není znatelný ani přes snahu optimalizovat běžné algoritmy z teorie typů, které jsou zjevně nevhodné pro platformu JVM. Práce končí návrhy několika navazujících projektů, které by lépe využily možnosti Truffle a které by byly vhodnější pro implementaci závisle typovaných jazyků.A number of programming languages have managed to greatly improve their performance by replacing their custom runtime system with general platforms that use just-in-time optimizing compilers like GraalVM or RPython. This thesis evaluates whether such a transition would also benefit dependently-typed programming languages or theorem provers. This thesis introduces the type-theoretic notion of dependent types and the algorithms involved in working with them, specifies a minimal dependently-typed language on the -calculus, and presents the implementation two interpreters for this language: a simple interpreter written in Kotlin, and a second interpreter, also written in Kotlin, that uses the Truffle language implementation framework on the GraalVM platform, which is a partial evaluation-based just-in-time compiler based on the Java Virtual Machine. The performance of these two interpreters is then compared on a number of normalization and elaboration tasks.The results are strongly negative, however, the influence of JIT compilation is not noticeable given the large overhead of the JVM platform. This thesis concludes with a number of alternative projects that would use the capabilities of Truffle better.