Poly-controlled partial evaluation and its application to resource-aware program specialization

Abstract

La Evaluación Parcial es una técnica automática para la optimización de programas. Su objetivo principal es el de especializar un programa con respecto a parte de sus datos de entrada, los que se conocen como datos estáticos. La calidad del código generado por la evaluación parcial de programas lógicos depende, en gran medida, de la estrategia de control que se haya empleado. Desafortunadamente, aún estamos lejos de contar con una estrategia de control suficientemente sofisticada como para comportarse de manera óptima para cualquier programa. La principal contribución de esta tesis es el desarrollo de la Evaluación Parcial Policontrolada, un novedoso entorno para la evaluación parcial de programas lógicos, el cual es policontrolado en el sentido de que puede tomar en cuenta conjuntos de reglas de control global y local, en lugar de emplear una única combinación predeterminada (como es el caso de la evaluación parcial tradicional). Este entorno es más flexible que los enfoques existentes, ya que permite asignar diferentes reglas de control local y global a diferentes patrones de llamada. De este modo, es posible obtener programas especializados que no pueden ser generados usando evaluación parcial tradicional. En consecuencia, el entorno de evaluación parcial policontrolada puede generar conjuntos de programas especializados, en lugar de un único programa. A través de técnicas auto-ajustables, es posible hacer que este enfoque sea completamente automático. Dichas técnicas permiten medir la calidad de los diferentes programas especializados obtenidos. Este entorno es consciente de los recursos, en el sentido de que cada una de las soluciones obtenidas a través de la evaluación parcial policontrolada es valorada utilizando funciones de adecuación, las que pueden tener en cuenta factores tales como el tamaño de los programas especializados, o la cantidad de memoria que consumen, además de la velocidad del programa especializado que es el factor habitualmente considerado en otros entornos de evaluación parcial. Este entorno de evaluación parcial policontrolada ha sido implementado en el sistema CiaoPP, y evaluado con numerosos programas de prueba. Los resultados experimentales muestran que nuestra propuesta obtiene en muchos casos mejores especializaciones que aquellas generadas usando la evaluación parcial tradicional, especialmente cuando la especialización es consciente de los recursos. Otra de las principales contribuciones de esta tesis es la presentación de una visión unificada del problema de eliminar la polivarianza superflua en la evaluación parcial y en la especialización abstracta múltiple, a través del uso de un paso de minimización, el cual agrupa versiones equivalentes de predicados. Este paso se puede aplicar en la especialización de cualquier programa Prolog, inclusive aquellos que contienen llamadas a predicados predefinidos o predicados externos. Además, ofrecemos la posibilidad de agrupar versiones que no sean estrictamente equivalentes, con el propósito de obtener programas más pequeños