의미 추상 머신

범용 의미 그래프를 직접 해석하고 실행하는 혁신적인 가상 기계

기계 정의

상태 기반 실행 모델을 통한 의미론적 프로그램 해석

상태 구조

SAM은 5-튜플로 정의되는 상태를 유지하며, 각 상태 요소는 실행 과정의 특정 측면을 담당합니다.

S = (N, E, C, M, O)

현재 노드 (N)

현재 실행 중인 의미론적 원자의 식별자

환경 (E)

식별자와 값의 바인딩을 관리하는 환경 스택

연속 (C)

향후 실행할 계산의 연속을 나타내는 스택

메모리 (M)

가변 상태와 할당된 객체를 관리하는 추상 힙

실행 모델

의미론적 원자를 직접 해석하는 단계별 실행 과정

실행 단계

  • 1. 현재 노드에서 의미론적 원자 획득
  • 2. 원자 타입에 따른 실행 규칙 선택
  • 3. 환경과 메모리 상태 업데이트
  • 4. 다음 실행 노드로 전이
TOPAZ
1// SAM 실행 함수 예시
2function 단계실행(상태: mut SAM상태, 그래프: USG) -> Result<void, Error> {
3    let 현재원자 = 그래프.원자가져오기(상태.현재노드)?
4    
5    match 현재원자 {
6        case 의미론적원자.바인딩(식별자, 표현식) => {
7            let= 표현식평가(표현식, 상태)?
8            상태.환경.바인드(식별자,)
9            상태.현재노드 = 다음노드가져오기(상태.현재노드)
10        }
11        
12        case 의미론적원자.조건(조건식, 참노드, 거짓노드) => {
13            let 조건결과 = 표현식평가(조건식, 상태)?
14            상태.현재노드 = if 조건결과.참인가() {
15                참노드
16            } else {
17                거짓노드 ?? 다음노드가져오기(상태.현재노드)
18            }
19        }
20        
21        case 의미론적원자.반복(조건노드, 본문노드) => {
22            let 계속할까 = 표현식평가(조건노드, 상태)?
23            if 계속할까.참인가() {
24                상태.연속.푸시(반복연속(조건노드, 본문노드))
25                상태.현재노드 = 본문노드
26            } else {
27                상태.현재노드 = 다음노드가져오기(상태.현재노드)
28            }
29        }
30        
31        // ... 다른 의미론적 원자들
32    }
33    
34    Ok(void)
35}

메모리 관리

언어별 메모리 모델을 추상화한 통합 메모리 시스템

추상 힙 모델

언어별 메모리 할당 방식의 차이를 추상화하여 통일된 메모리 접근 인터페이스 제공

가비지 컬렉션

도달 불가능한 객체를 자동으로 회수하는 정밀한 가비지 컬렉션 시스템

타입 안전성

실행 시 타입 정보를 유지하여 메모리 안전성과 타입 안전성 보장

최적화 엔진

의미론적 정보를 활용한 고급 프로그램 최적화

최적화 기법

  • 의미론적 상수 전파 및 폴딩
  • 데드 코드 제거 및 도달 불가능 코드 검출
  • 자동 병렬화 및 벡터화
  • 메모리 접근 패턴 최적화
TOPAZ
1// 최적화 힌트 구조 예시
2struct 최적화힌트 {
3    인라인후보: 배열[노드ID],
4    병렬영역: 배열[병렬영역정보],
5    상수값들:[식별자,],
6    메모리패턴: 배열[메모리패턴정보],
7}
8
9// 최적화 적용 예시
10function 최적화적용(그래프: mut USG, 힌트: 최적화힌트) -> void {
11    // 상수 전파
12    상수전파(그래프, 힌트.상수값들)
13    
14    // 인라인 확장
15    for 후보 in 힌트.인라인후보 {
16        함수호출인라인(그래프, 후보)
17    }
18    
19    // 병렬화  
20    for 영역 in 힌트.병렬영역 {
21        영역병렬화(그래프, 영역)
22    }
23    
24    // 메모리 패턴 최적화
25    for 패턴 in 힌트.메모리패턴 {
26        메모리접근최적화(그래프, 패턴)
27    }
28}
29
30// 최적화 분석 예시
31let 힌트 = 최적화분석(usg)
32    |> 상수폴딩추가
33    |> 죽은코드제거
34    |> 반복효율화
35    |> 메모리지역성향상
36
37최적화적용(usg, 힌트)

런타임 시스템

효율적인 실행을 위한 런타임 지원 시스템

동적 타입 시스템

런타임에 타입 정보를 유지하고 검증하여 타입 안전성을 보장하면서도 유연한 실행 지원

예외 처리

언어별 예외 처리 메커니즘을 통합하여 일관된 오류 처리 모델 제공

디버깅 지원

의미론적 수준에서의 디버깅 정보 제공 및 실행 추적 기능

관련 정보

SAM과 관련된 추가 기술 문서 및 구현 세부사항