معرفی کتاب: کاوش جهان تولید کد با زیرساخت LLVM: یادگیری گسترش بک‌اندهای موجود یا توسعه بک‌اندهای جدید
راهنمای جامع برای توسعه‌دهندگان کامپایلر و علاقه‌مندان به LLVM
کتاب کاوش جهان تولید کد با زیرساخت LLVM، نوشته‌ی Quentin Colombet، یکی از مشارکت‌کنندگان کهنه‌کار LLVM و معمار چارچوب GlobalISel، مقدمه‌ای بر جنبه‌های اصلی LLVM ارائه می‌دهد، با تمرکز بر زیرساخت بک‌اند آن. این کتاب برای توسعه‌دهندگان کامپایلر با تجربه و تازه‌کاران که می‌خواهند تأثیرگذار باشند، طراحی شده. شما خواهید آموخت که چطور از نمایندگی میانی (IR) تولیدشده توسط فرانت‌اندهایی مثل Clang، کد اسمبلی تولید کنید و فایل‌های شیء بسازید.
این کتاب شما را گام به گام از طریق ساخت یک بک‌اند ساده راهنمایی می‌کند، در حالی که مفاهیم کلیدی مانند ABI، مدل هزینه و تخصیص رجیستر را کاوش می‌کند. شما خواهید فهمید که چطور این مفاهیم را با استفاده از زیرساخت موجود LLVM بیان کنید و چطور بک‌اندهای موجود این چالش‌ها را حل می‌کنند. کتاب با کدهای نمونه‌ای که APIهای واقعی را نشان می‌دهد، غنی شده تا درک شما را عمیق‌تر کند.
چرا این کتاب؟
این کتاب نه تنها یک راهنمای آموزشی است، بلکه ابزاری برای تقویت مهارت‌های شما در توسعه کامپایلر با LLVM. با تمرکز بر بک‌اند، شما می‌توانید بک‌اندهای موجود را گسترش دهید یا بک‌اندهای جدید برای سخت‌افزارهای سفارشی بسازید. این کتاب مفاهیم پایدار LLVM را پوشش می‌دهد که در نسخه‌های مختلف ثابت می‌مانند، بنابراین یک مرجع سریع و قابل اعتماد است.
ویژگی‌های کلیدی کتاب
تولید کد اسمبلی از LLVM IR: درک مراحل درگیر در تبدیل IR به کد اسمبلی.
سازنده‌های کلیدی LLVM: یادگیری سازنده‌های ضروری برای بهره‌برداری از LLVM در سخت‌افزار یا بک‌اند شما.
تمرین‌های عملی: تقویت درک با تمرین‌های هدفمند و مثال‌های عملی در هر فصل.
چرا باید این کتاب را بخوانید؟
در دنیای امروز که LLVM به عنوان یک اکوسیستم محبوب کامپایلر در صنعت فناوری و آکادمیا استفاده می‌شود، این کتاب به شما کمک می‌کند تا زیرساخت بک‌اند را مسلط شوید. اگر می‌خواهید یک ژنراتور کد بهینه برای یک بک‌اند ساده بنویسید، این کتاب راهنمایی گام به گام ارائه می‌دهد. شما با مفاهیم کلیدی مانند ABI، مدل هزینه و تخصیص رجیستر آشنا می‌شوید و می‌توانید آن‌ها را در پروژه‌های واقعی اعمال کنید. برای مثال، تصور کنید که یک بک‌اند سفارشی برای سخت‌افزاری خاص توسعه می‌دهید؛ این کتاب به شما نشان می‌دهد چطور از APIهای LLVM استفاده کنید تا چالش‌های رایج را حل کنید.
مزیت رقابتی:
این کتاب شما را با مهارت‌هایی مجهز می‌کند تا در توسعه کامپایلر، بهینه‌سازی کد و پروژه‌های منبع‌باز LLVM پیشرو باشید. با یادگیری مفاهیم پایدار، می‌توانید به جامعه LLVM کمک کنید و مشکلات پیچیده را حل کنید.
محتوای کتاب: فصل به فصل
فصل اول: ساخت LLVM و درک ساختار دایرکتوری
این فصل با نحوه ساخت LLVM از منبع شروع می‌شود و ساختار دایرکتوری آن را بررسی می‌کند. شما خواهید فهمید که چطور اجزای مختلف LLVM مانند فرانت‌اند، بک‌اند و ابزارها سازماندهی شده‌اند. این پایه‌ای برای درک نحوه کار با کد منبع LLVM است.
فصل دوم: کمک به LLVM
این فصل به شما می‌آموزد چطور به پروژه منبع‌باز LLVM کمک کنید. از قوانین کدینگ تا ارسال پچ‌ها، این فصل راهنمایی‌های عملی برای مشارکت ارائه می‌دهد تا بتوانید تغییرات خود را ادغام کنید.
فصل سوم: مبانی کامپایلر و نگاشت آن‌ها به APIهای LLVM
این فصل مفاهیم پایه‌ای کامپایلر مانند SSA و تسلط را پوشش می‌دهد و نشان می‌دهد چطور این مفاهیم در APIهای LLVM پیاده‌سازی شده‌اند. مثال‌هایی از نگاشت مفاهیم کامپایلر به سازنده‌های LLVM ارائه شده.
فصل چهارم: نوشتن اولین بهینه‌سازی شما
این فصل شما را با نوشتن یک پاس بهینه‌سازی ساده آشنا می‌کند. شما خواهید آموخت که چطور LLVM IR را دستکاری کنید تا کد بهتری تولید کنید، با تمرکز بر تکنیک‌های عملی.
فصل پنجم: کار با مدیر پاس‌ها
مدیر پاس‌ها در LLVM کلیدی برای اجرای بهینه‌سازی‌هاست. این فصل جزئیات نحوه استفاده از پاس‌منیجرها را بررسی می‌کند و مثال‌هایی از پیکربندی آن‌ها ارائه می‌دهد.
فصل ششم: TableGen – چاقوی سوئیسی LLVM برای مدل‌سازی
TableGen ابزاری قدرتمند برای مدل‌سازی در LLVM است. این فصل به شما می‌آموزد که چطور از DSL TableGen برای ایجاد مدل‌های کامپایلر سفارشی استفاده کنید.
فصل هفتم: درک LLVM IR
این فصل عمیقاً LLVM IR را کاوش می‌کند، از ساختار آن تا نحوه بیان عملیات. شما با مثال‌های عملی IR را تحلیل خواهید کرد.
فصل هشتم: بررسی پاس‌های موجود
این فصل پاس‌های موجود در LLVM را بررسی می‌کند، از جمله پاس‌های بهینه‌سازی و تحلیل. شما خواهید فهمید که چطور این پاس‌ها کار می‌کنند و چطور می‌توانید از آن‌ها الهام بگیرید.
فصل نهم: معرفی سازنده‌های خاص هدف
این فصل سازنده‌های خاص هدف مانند هدف ماشین را معرفی می‌کند. شما با نحوه تعریف اهداف جدید در LLVM آشنا می‌شوید.
فصل دهم: دیباگ عملی پاس‌های LLVM IR
این فصل مهارت‌های دیباگ برای پاس‌های LLVM IR را آموزش می‌دهد. با ابزارهای دیباگ LLVM، مشکلات را حل کنید.
فصل یازدهم: چارچوب انتخاب دستورالعمل قدیمی - SelectionDAG
این فصل چارچوب قدیمی SelectionDAG برای انتخاب دستورالعمل را بررسی می‌کند، با تمرکز بر نحوه کار آن در بک‌اندها.
فصل دوازدهم: شروع با لایه کد ماشین
این فصل شما را با MachineIR و لایه کد ماشین آشنا می‌کند، کلیدی برای تولید کد نهایی.
فصل سیزدهم: خط لوله پاس ماشین
این فصل خط لوله پاس‌های ماشین را توصیف می‌کند، از جمله ترتیب اجرای پاس‌ها در بک‌اند.
فصل چهاردهم: شروع با انتخاب دستورالعمل
این فصل فرآیند انتخاب دستورالعمل را معرفی می‌کند، از IR تا کد ماشین.
فصل پانزدهم: انتخاب دستورالعمل: مرحله ساخت IR
این فصل مرحله ساخت IR در انتخاب دستورالعمل را پوشش می‌دهد، با مثال‌های عملی.
فصل شانزدهم: انتخاب دستورالعمل: مرحله قانونی‌سازی
این فصل به قانونی‌سازی دستورالعمل‌ها می‌پردازد، اطمینان از سازگاری با هدف.
فصل هفدهم: انتخاب دستورالعمل: مرحله انتخاب و فراتر
این فصل مرحله انتخاب و مراحل بعدی را بررسی می‌کند، از جمله بهینه‌سازی‌های نهایی.
فصل هجدهم: زمان‌بندی دستورالعمل
زمان‌بندی دستورالعمل برای عملکرد کلیدی است. این فصل تکنیک‌های زمان‌بندی در LLVM را آموزش می‌دهد.
فصل نوزدهم: تخصیص رجیستر
این فصل الگوریتم‌های تخصیص رجیستر در LLVM را کاوش می‌کند، با تمرکز بر بهینه‌سازی.
فصل بیستم: پایین‌آوردن布局 پشته
این فصل نحوه مدیریت لی‌آوت پشته و پایین‌آوردن آن به کد ماشین را توضیح می‌دهد.
فصل بیست و یکم: شروع با اسمبلر
این فصل با اسمبلر LLVM شروع می‌شود، از جمله رمزگذاری و دیس‌اسمبلی دستورالعمل‌ها.
آنچه خواهید آموخت
درک مفاهیم ضروری کامپایلر مانند SSA، تسلط و ABI.
ساخت و گسترش بک‌اندهای LLVM برای ویژگی‌های کامپایلر سفارشی.
بهینه‌سازی کد با دستکاری LLVM IR.
کمک مؤثر به پروژه‌های منبع‌باز LLVM.
توسعه مهارت‌های دیباگ برای بهینه‌سازی‌ها و پاس‌های LLVM.
درک نحوه رمزگذاری و دیس‌اسمبلی در زمینه کامپایلرها.
استفاده از DSL TableGen برای ایجاد مدل‌های کامپایلر سفارشی.
این کتاب برای چه کسانی است؟
این کتاب برای تازه‌کاران LLVM و توسعه‌دهندگان با تجربه LLVM مناسبه. اگر تازه‌کار هستید، راهنمایی واضح برای بک‌اندهای کامپایلر ارائه می‌دهد، با شروع از مفاهیم پایه. برای توسعه‌دهندگان با تجربه، به حوزه‌های کمتر مستندشده مانند TableGen، MachineIR و MC می‌پردازد تا مشکلات پیچیده را حل کنید و دانش خود را گسترش دهید. چه تازه‌کار باشید یا بخواهید دانش عمیق‌تری کسب کنید، این کتاب چیزی برای شما دارد.
نظرات کاربران