编译技术与编译器设计专题前言

编译器作为重要的基础软件,是连接上层应用与底层系统的桥梁,在整个计算机系统软件栈中具有举足轻重的作用.编译技术与编译器设计,一方面作为国家亟待增强和突破的研究领域,迫切需要开展独立自主的科研与创新,另一方面一系列崭新领域的应用需求(如人工智能、异构计算、云计算等)也不断催生新的编译技术创新与突破.因此,编译技术与编译器设计一直是国内外学者的关注点和研究热点.本专题聚焦编译优化、编译器设计、以及编译器可信与安全等基础性问题,重点关注在相关研究领域具有创新性、突破性的高水平研究成果,探讨编译基础理论、关键技术以及编译器研发过程中关于系统设计原理、架构、经验等方面的实质性进展,及其在我国基础软件产业中的应用前景.

案例与项目相结合的编译原理教学改革

该文剖释传统编译原理教学过程中存在的问题,在新工科和工程教育认证背景下,面向OBE理念建立案例库,充分利用多种教学平台和线上、线下教学资源,综合使用主动学习、启发式教学、翻转课堂等方法进行授课。以项目实践为驱动,以案例分析为导引,提高学生自主学习能力,提升授课质量,促使学生的计算机专业素质得到全面发展。

新工科背景下编译原理教学改革研究

该文剖释传统编译原理教育教学的缺陷,指出为适应计算机人才能力培养和行业需求,在新工科背景下,面向OBE理念,突出交叉融合,充分利用多种教学平台和教学软件,融合案例教学、启发引导、项目驱动和翻转课堂等教学方法进行线上、线下混合教学。培养学生使用编译知识来解决复杂工程问题的能力和主动学习意识,提高课程教学质量,促使学生专业、素质全面发展。

AutoConfig:面向深度学习编译优化的自动配置机制

随着深度学习模型和硬件架构的快速发展,深度学习编译器已经被广泛应用.目前,深度学习模型的编译优化和调优的方法主要依赖基于高性能算子库的手动调优和基于搜索的自动调优策略.然而,面对多变的目标算子和多种硬件平台的适配需求,高性能算子库往往需要为各种架构进行多次重复实现.此外,现有的自动调优方案也面临着搜索开销大和缺乏可解释性的挑战.为了解决上述问题,提出AutoConfig,一种面向深度学习编译优化的自动配置机制.针对不同的深度学习计算负载和特定的硬件平台,AutoConfig可以构建具备可解释性的优化算法分析模型,采用静态信息提取和动态开销测量的方法进行综合分析,并基于分析结果利用可配置的代码生成技术自动完成算法选择和调优.AutoConfig创新性地将优化分析模型与可配置的代码生成策略相结合,不仅能保证性能加速效果,还能减少重复开发的开销,同时可以简化调优过程.在此基础上,进一步将AutoConfig集成到深度学习编译器Buddy Compiler中,对矩阵乘法和卷积的多种优化算法建立分析模型,并将自动配置的代码生成策略应用在多种SIMD硬件平台上进行评估.实验结果可验证AutoConfig在代码生成策略中完成参数配置和算法选择的有效性.与经过手动或自动优化的代码相比,由AutoConfig生成的代码可达到相似的执行性能,并且无需承担手动调优的重复实现开销和自动调优的搜索开销.

基于查询编译的SQL执行技术研究进展

信息系统通常会借助数据管理系统来进行数据管理,其中SQL凭借良好的易用性和灵活性一直作为数据管理的主流查询语言,用户将编写的SQL语句交由数据管理系统执行后便可得到查询结果.执行模型的高效与否决定了系统能否快速响应用户的查询请求,现有执行模型主要采用解释执行和编译执行2种方式.解释执行具有良好的拓展性、可维护性等因而被大多数系统采用.不同于解释执行,编译执行为原本需要解释执行的查询生成高效的定制化代码来加速查询,带来的显著性能提升吸引了一众数据管理系统开始实现相应技术.然而,如何针对查询生成其对应的定制化代码是一个复杂的过程,在实现时需要考虑诸多方面,甚至在某些情况下,采用编译执行的查询性能可能还不及传统的火山模型.从概念、技术等角度系统地综述了编译执行技术的研究进展.首先,概述了编译执行的基本概念,对相关术语和背景知识进行了介绍;其次,分别从中间代码生成、中间表示、机器码生成与运行3个角度介绍了相关技术;最后,结合当前数据管理系统的研究趋势以及近期研究工作展望了编译执行未来的发展方向.

面向全分布式智能建筑系统应用程序的并行化编译方法

群体智能系统通过邻居个体的信息交互实现群体级别的应用任务,具有良好的鲁棒性和灵活性.与此同时,大多数开发人员难以对分布式、并行的个体交互机制进行描述.一些高级语言允许用户以串行思维方式、从系统全局角度来编程并行的群体智能计算任务,而无需考虑通信协议、数据分布等底层交互细节.但面向用户、全局声明式的群体智能系统应用程序与个体并行执行逻辑存在的巨大语义差距,使得编译过程复杂进而导致应用程序开发效率不高.提出一个编译系统及其支撑工具,支持将高级的群体智能系统应用程序转换为安全、高效的分布式实现.所提编译系统通过并行信息识别,计算划分,交互信息生成技术,将面向系统全局、串行编程的群体智能应用程序编译为面向个体独立执行的并行目标代码,从而使用户不必了解个体间的复杂交互机制.设计一种标准化中间表示,将复杂群体智能计算任务转换为群体智能算子和输入输出变量组合而成的标准化语义模块序列,其以独立于平台的形式表示源程序信息,屏蔽目标硬件平台的异构性.在一个群体智能系统案例平台中部署和测试所提编译系统,结果表明该系统能够有效将群体智能应用程序编译为平台可执行的目标代码并提升应用程序开发效率,其生成的代码在一系列基准测试中具有比现有编译器更好的性能.

图形化PDDL语言编译系统的设计与应用

针对当前PDDL开发存在的编辑复杂和文本可读性差等问题,设计一个图形化PDDL在线编辑工具和相应的编译系统Graph Compiler。Graph Compiler结合领域专用编译技术和ChatGPT模型,实现从自然语言到图形化PDDL的自动化生成。系统支持编译不同版本的PDDL语言,提供相应版本的语法分析,将PDDL规划结果转换为ROS的话题消息,为机器人行动提供具体的动作指令。实验结果表明,Graph Compiler在多届IPC的多版本PDDL测试用例上,编译成功率达到100%;也可以应用在ROS项目中,通过具体的动作序列指导机器人行动。

编译课程教材建设

分析编译原理课程国内外教材的建设情况,对于“101计划”编译课程组教材建设规划的3本理论教材《编译原理与技术》《高级编译原理与技术》和《编译方法、技术与实践》的建设思路和内容特点进行较详细的阐释,最后说明教材试点应用情况,并对未来教材建设提出建议与设想。

面向OBE理念的编译原理教学改革研究

该文剖释计算机专业编译原理教学中存在的问题。为适应人才培养和就业需求,面向OBE理念,设计编译原理教学大纲,构建编译原理课程体系,创建线上线下融会贯通的一体化教学模式,实施项目驱动的实践教学,制定编译原理课程考核评价体系。将学生从知识的被动接受者转为主动获取者,提高编译原理课程的教学质量和学生的动手能力。

成果导向的编译原理实验考核评价体系构建

基于成果导向教学理念中“以学生为中心”的原则,针对编译原理课程实验教学考核“重结果,轻过程”现状所存在的弊端,从提高学生学习兴趣和主动性出发,提出对实验课程教学进行“反向设计”,构建一套编译原理实验综合考核方法,通过课后问卷调查说明该方法的有效性。

晚清“秉笔华士”群体的滥觞——对近代早期传教士中国助手群体及其编译出版活动的考察

在近代中国开埠前的30多年时间里,伴随早期新教传教士的东来,一批中国文士以助手身份及独特工作活跃于广州、澳门地区及南洋地区。其作为一个群体的出现,是早期中西交流的地域特征、传教士对汉语与中国文化知识的需求及中国文士的谋生考量等因素共同促成的。他们协助传教士编纂双语词典等汉语学习书籍,与其合作翻译《圣经》等基督教文献,合力编译出版西学中文期刊及著述,在双方共同演绎的近代早期跨文化传播史上发挥了重要作用。作为传教士的身边人,他们明显受到基督教的不同层面的影响,有的还比较深入,但保守儒家理念的特征同样明显。他们作为下层文士的身份构成,中国传统教育的背景与文化素养,与传教士雇佣合作关系形成的历史动因,在双方合作编译出版活动中的角色作为,徘徊于儒耶之间的文化思想倾向,无不具有后来大规模涌现的“秉笔华士”群体的基本特征。可以说他们是晚清“秉笔华士”群体的滥觞。

《孺子歌图》非言语修辞编译的形貌修辞诠释

清末美国传教士何德兰编译的《孺子歌图》以图文并茂的形式,采用双语纂辑模式译介中国童谣,其跨符际的非言语修辞不啻为对外文化传播的有效途径。从《孺子歌图》翻译研究的现状入手,阐述形貌修辞及形貌修辞翻译的主要论题,继而从形貌修辞视角分析《孺子歌图》的英译,从“精选—巧变”的字形修辞、“缩移仿”结合的排列修辞、“以符表意”的标点修辞、“相似—异化”的图符修辞四个维度诠释形貌修辞在童谣编译中的应用。

编译课程建设思路及成效

为了满足国家对拔尖人才的需求,在“101计划”背景下,通过对编译课程展开调研分析,重新梳理课程内容,提出构建由基础篇、编译优化、自动生成、进阶4个部分组成的编译原理课程知识体系,具体阐述如何建设对应的知识图谱,如何编写核心知识点的启发式教学教案,如何设计分层次、跨平台的教材建设规划等,并说明建设实效。

编译原理课程教学改革实践探析

针对编译原理课程难度大的特点,提出了以培养学生系统能力和实践创新能力为教学目标的三个方面的教学改革,分别为改革教学内容、优化教学方法、增加扩展实验。教学改革取得了积极成效,学生的系统能力、实践创新能力都得到了提升。

面向数据分发服务的编译工具设计与实现

在分布式异构环境中,由于硬件平台、网络协议的不同,上层软件往往采用不同的技术栈来实现,所以软件与硬件耦合程度高。不少系统选用数据分发服务作为消息中间件,为应用提供统一的接口、消息模型,降低软件对网络接口的依赖。针对不同编程语言数据定义方式不同的问题,选用互动式数据语言(IDL)作为数据结构的统一描述方式,在应用开发过程中通过IDL编译工具生成不同语言的桩代码以支持应用开发。设计了面向数据分发服务的IDL编译工具,支持IDL语言向C/C++自动化转换及可配置的桩代码生成能力。

基于现代信息技术的编译技术课程教学实践与探索——以“教、学、练”三体合一为例

针对编译课程任务重、内容难、课时短的现状,基于头哥实践教学平台(EduCoder)提出了“教、学、练”三体合一的线上线下融合编译技术教学教改思路。结合线上线下融合教学的特点,设计了课程内容层次结构,采用实验和理论教学融合并行以及“教、学、练”交叉的教学模式,开发了多层次的通关案例,提出了多维立体评价体系。该教学教改思路已经进行了应用实践,教学质量得到了显著提升。

基于计算思维的任务驱动教学法研究——以“编译原理”为例

计算思维是以计算能力和思维能力为基础的一种思维方式。它是每个人需要具备的基本技能,也是人类求解问题的一条途径。任务驱动教学法就是将课程的教学内容设置成与其紧密结合而富有趣味性和挑战性的任务。文章介绍的教学法就是将计算思维和任务驱动教学法相结合。它不但可以更好地培养学生的思维模式,激发学生的学习积极性,还能达到较好的教学效果。

一种实现C语言程序的在线编译系统设计

该系统旨在帮助学生在线学习C语言程序,并解决开发环境免安装的问题。开发工具包括Visual Studio Code、IntelliJ IDEA 2022.2.3、MySQL数据库、Postman接口测试工具、Tomcat网络服务器用于后端开发,Node.js用于前端开发。后端使用Spring Boot、Spring Data JPA、JWT、Redis框架来实现MVC模式。前端基于Vue框架,使用Element-Plus和Vant组件库进行界面搭建,并采用Axios进行数据交互,同时通过Node调用GCC库处理C语言代码的编译。总体来说,该系统设计为一个完全前后端分离的Web应用。系统的前端主要包含C语言编译、全部题目列表、个人题目发布、个人信息管理、账号安全、代码保存、日志记录等模块。

英汉新闻转述动词编译的语用比较分析

转述动词已成为学者从多个领域和角度研究的对象。本文通过对随机采样抽取的60篇《中国日报》双语新闻语篇的考察和比较分析发现,在英汉新闻语篇中转述动词的编译并非总是一味地选择字面对等的直译,而是一部分转述动词根据特定语境选择恰当的用词转换和结构调整的非对称性编译,从而转达和表述转述动词所蕴含的言语行为表征和语用之力,并顺应行文通达的语言习惯。

面向跨平台可复用组件的交叉编译工具设计与实现

伴随着软件三化(通用化、系列化、组合化)的发展,军用领域软件跨平台可复用已成为一种趋势。针对这一趋势,文章设计并实现一种面向跨平台可复用组件的一体化交叉编译工具。首先介绍了基于组件框架的组件跨平台技术,其次从工具链管理、项目向导、并行构建管理等方面进行了交叉编译工具的设计,最后通过实现的编译工具同时编译出龙芯锐华、DSP锐华和ARM麒麟等多个目标平台的组件目标文件。实验结果表明,该交叉编译工具可支持组件的跨平台复用,提升了软件的复用性和可移植性,具有重要的理论和现实意义。