@require: option
@require: class-slydifi/theme/akasaka
@require: figbox/figbox

let ex-big-textbox ?:size-opt it =
  let size = Option.from 48pt size-opt in
    FigBox.textbox?:(set-font-size size) it

let big-textbox ?:size-opt it =
  let size = Option.from 32pt size-opt in
    FigBox.textbox?:(set-font-size size) it

let mid-textbox ?:size-opt it =
  let size = Option.from 24pt size-opt in
    FigBox.textbox?:(set-font-size size) it

let with-frame figbox = figbox
  |> FigBox.hvmargin 16pt
  |> FigBox.frame 2pt Color.black

open FigBox
in

document '<
  +set-config(|
    SlydifiThemeAkasaka.default-config with
    color-emph = Color.black;
  |);

  +make-title(|
    title = {
      |来る新 JIT エンジンについて
      |知った気になる
      |};
    author = {|nsfisis (いまむら)|};
    date = {|PHPカンファレンス小田原 2024|};
  |);

  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

  +frame{自己紹介}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 30pt;
      big-textbox{いまむら};
    ]);
    +fig-center(vconcat [
      ex-big-textbox{nsfisis};
    ]);
    +fig-center(vconcat [
      include-image 128pt `assets/me.jpeg`;
    ]);
    +fig-center(vconcat [
      big-textbox{\@ デジタルサーカス株式会社};
    ]);
  >

  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

  +frame{はじめに}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 60pt;
      big-textbox{来る新 JIT エンジンについて}
    ]);
    +fig-center(vconcat [
      gap 30pt;
      big-textbox{知った気になる}
    ]);
  >

  +frame{普通の PHP プログラム}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 30pt;
      mid-textbox{PHP スクリプト} |> with-frame;
      gap 30pt;
      hconcat [
        mid-textbox{opcode} |> with-frame;
        gap 20pt;
        textbox{VM で実行} |> hvmargin 18pt;
      ];
    ]);
  >

  +frame{普通の PHP プログラム}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 30pt;
      mid-textbox{PHP スクリプト} |> with-frame;
      gap 30pt;
      hconcat [
        mid-textbox{opcode} |> with-frame;
        gap 20pt;
        textbox{VM で実行} |> hvmargin 18pt;
      ];
    ]);
    +fig-center(vconcat [
      gap 40pt;
      mid-textbox{もっと速くしたい};
      gap 20pt;
      mid-textbox{機械語にして CPU で動かす};
    ]);
  >

  +frame{JIT コンパイルとは}<
    +listing{
      * Just In Time: ちょうど間に合って
      * 実行時に機械語へコンパイルする
      * PHP 8.0 で導入
      * 他の処理系での事例
        ** LuaJIT
        ** V8 TurboFan、Sparkplug、Maglev
        ** CRuby MJIT、YJIT、RJIT
        ** HotSpotVM
        ** GraalVM
        ** など
    }
  >

  +frame{普通の PHP プログラム}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 30pt;
      mid-textbox{PHP スクリプト} |> with-frame;
      gap 30pt;
      hconcat [
        mid-textbox{opcode} |> with-frame;
        gap 20pt;
        textbox{VM で実行} |> hvmargin 18pt;
      ];
    ]);
  >

  +frame{PHP \+ JIT コンパイル}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 30pt;
      mid-textbox{PHP スクリプト} |> with-frame;
      gap 30pt;
      hconcat [
        mid-textbox{opcode} |> with-frame;
        gap 20pt;
        textbox{VM で実行} |> hvmargin 18pt;
      ];
      gap 30pt;
      hconcat [
        mid-textbox{機械語} |> with-frame;
        gap 20pt;
        textbox{CPU で実行} |> hvmargin 18pt;
      ];
    ]);
  >

  +frame{JIT コンパイルの難点}<
    +listing{
      * コンパイルに時間を割けない
        ** コンパイルに1分かかるので実行は待ってというわけにはいかない
        ** コンパイルすればするほど速くなるわけではない
      * すべての情報が事前に確定しない
        ** 動的言語。変数が未定義かも、型が想定と違うかも
        ** \code(`$a`); + \code(`$b`); が常に \code(`int`); と \code(`int`); の足し算とは限らない
    }
  >

  +frame{Tracing JIT}<
    +p{
      コンパイルする前に実際に実行してみて、
      何度も繰り返し実行される部分・何度も通る分岐などを特定し、
      そこだけピンポイントでコンパイルする
    }
    +p{}
    +p{
      INI で \code(`opcache.jit=tracing`); にするとこのモードになる (デフォルトの挙動)
    }
  >

  +frame{Tracing JIT}<
    +listing{
      * コンパイルに時間を割けない
        ** 繰り返し実行される箇所だけコンパイルする
        ** これまで何度も実行されたのだから、これからも何度も実行されるはず
        ** 関数 \code(`f()`); が 1000 回、関数 \code(`g()`); が 1回実行されたなら、\code(`f()`); だけコンパイルする
      * すべての情報が事前に確定しない
        ** 実際の実行パターンを元に、そのケースに最適化させた機械語を生成する
        ** \code(`$a`); + \code(`$b`); が \code(`int`); と \code(`int`); だったときに限定した機械語を生成し、
           想定と違っていれば従来の opcode を VM で動かす
        ** \code(`int`); と \code(`int`); の組み合わせで 1000回、\code(`null`); と \code(`null`); の組み合わせで 1回実行されたなら、\code(`int`); と \code(`int`); に合わせてコンパイルする
    }
  >

  +frame{PHP 8.4 での変更}<
    +p{}
    +p{
      PHP 8.4 では、JIT コンパイルの仕組みに大きな変更が入る
    }
  >

  +frame{PHP 8.4 での変更}<
    +p{}
    +p{
      PHP 8.4 では、JIT コンパイルの仕組みに大きな変更が入る
    }
    +p{
      IR (Intermediate Representation、中間表現) の導入
    }
  >

  +frame{PHP 8.3 まで}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 20pt;
      mid-textbox{PHP スクリプト} |> with-frame;
      gap 20pt;
      hconcat [
        mid-textbox{opcode} |> with-frame;
        gap 20pt;
        textbox{VM で実行} |> hvmargin 18pt;
      ];
      gap 20pt;
      hconcat [
        mid-textbox{機械語} |> with-frame;
        gap 20pt;
        textbox{CPU で実行} |> hvmargin 18pt;
      ];
    ]);
  >

  +frame{PHP 8.4 での変更}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 20pt;
      mid-textbox{PHP スクリプト} |> with-frame;
      gap 20pt;
      hconcat [
        mid-textbox{opcode} |> with-frame;
        gap 20pt;
        textbox{VM で実行} |> hvmargin 18pt;
      ];
      gap 20pt;
      mid-textbox{IR (中間表現)} |> with-frame;
      gap 20pt;
      hconcat [
        mid-textbox{機械語} |> with-frame;
        gap 20pt;
        textbox{CPU で実行} |> hvmargin 18pt;
      ];
    ]);
  >

  +frame{現在の実装の問題点}<
    +listing{
      * opcode から直接機械語に変換では最適化しづらい
        ** opcode の表現に制約を受ける
        ** 抽象度が足りない
        ** ソースコードをパースせずに実行するようなもの
      * CPU アーキテクチャごとに別々の実装を抱える
        ** 2 アーキテクチャで計 2.7 万行
      * PHP と密結合
        ** JIT と PHP 両方の知識が必要
        ** 誰もメンテナンスできない
    }
  >

  +frame{IR の特徴}<
    +listing{
      * より強力な最適化
        ** 最適化しやすいデータ構造に
        ** SSA \+ CFG から Sea-of-Nodes へ
      * PHP に依存しない
    }
  >

  +frame{実際どうなった？}<
    +listing{
      * 性能
        ** 生成された機械語の速度: 0-5 \% 向上
        ** Tracing JIT のコンパイルにかかる時間: ほぼ同等
      * メンテナンス性
        ** \code(`ext/opcache/jit`); の変更量
          *** 5.9万行追加、4.9万行削除
        ** アーキテクチャごとのコード生成部
          *** x86: 1.1万行追加、1.6万行削除
          *** arm64: 0.65万行追加、1.1万行削除
    }
  >

  +frame{知った気になるまとめ}<
  >

  +frame{知った気になるまとめ}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 60pt;
      big-textbox{8.4 で変わる JIT};
    ]);
  >

  +frame{知った気になるまとめ}<
    +fig-center(vconcat [
      gap 60pt;
      big-textbox{8.4 で変わる JIT};
    ]);
    +fig-center(vconcat [
      gap 40pt;
      mid-textbox{opcode から直接機械語を生成するのではなく、};
      gap 10pt;
      mid-textbox{中間表現 (IR) を挟むようになった};
    ]);
  >

  +frame{参考資料1}<
    +listing{
      * \link?:({PHP RFC: JIT})(`https://wiki.php.net/rfc/jit`);
      * \link?:({PHP RFC: A new JIT implementation based on IR Framework})(`https://wiki.php.net/rfc/jit-ir`);
      * \link?:({GitHub php/php-src: JIT for PHP based on DynAsm})(`https://github.com/php/php-src/pull/3792`);
      * \link?:({GitHub php/php-src: Added JIT compiler for x86 and x86_64})(`https://github.com/php/php-src/commit/9a06876072b9ccb023d4a14426ccb587f10882f3`);
      * \link?:({GitHub dstogov/ir})(`https://github.com/dstogov/ir`);
      * \link?:({Slides by the author of PHP JIT and its IR})(`https://www.researchgate.net/publication/374470404_IR_JIT_Framework_a_base_for_the_next_generation_JIT_for_PHP`);
      * \link?:({Nikic blog: PHP-7-Virtual-machine})(`https://www.npopov.com/2017/04/14/PHP-7-Virtual-machine.html`);
      * \link?:({Nikic blog: How-opcache-works})(`https://www.npopov.com/2021/10/13/How-opcache-works.html`);
      * \link?:({Nikic blog: The-opcache-optimizer})(`https://www.npopov.com/2022/05/22/The-opcache-optimizer.html`);
      * \link?:({PHP Internals: Implementing a Range Operator into PHP})(`https://phpinternals.net/articles/implementing_a_range_operator_into_php#updating-the-compilation-stage`);
    }
  >

  +frame{参考資料2}<
    +listing{
      * \link?:({Fedor Indutny's Blog: Sea of Nodes})(`https://darksi.de/d.sea-of-nodes/`);
      * \link?:({GitHub SeaOfNodes/Simple})(`https://github.com/SeaOfNodes/Simple`);
      * \link?:({LuaJIT DynAsm})(`https://luajit.org/dynasm.html`);
      * \link?:({The Unofficial DynASM Documentation})(`https://corsix.github.io/dynasm-doc/`);
    }
  >

>