底层软件设计内幕

Node.js 的版本更新常常伴随着性能改进，但在某些情况下，不同版本之间的性能差异可能会令人困惑，尤其是当基准测试中的参数设置不合适时。最近，社区成员发现 Node 16.x 和 Node 21.1 在运行基准测试时表现出了显著的性能差异，特别是在n=1000的测试中，Node 16.x 的性能优于 Node 21.1，但随着n值增大，这一差异逐渐消失。

Java 有时比 C 运行得快，这确实可能出乎一些人的意料，尤其是因为 C 通常被认为更接近硬件、更低级、更高效。然而，Java 的执行效率有时确实可以超过 C，这主要归因于 Java 虚拟机（JVM）在运行期间可以整很多活。有一些高级优化技术，特别是即时编译（JIT）只能在运行时才可以生效。

这种单遍代码生成策略中的五种优化，包括延迟操作数折叠、利用 IA-32 的寻址模式、延迟生成内存和立即数操作、使用模仿栈追踪等，大幅度提升了即时编译的效率。这种策略让编译器在遍历字节码的过程中高效生成机器码，使得代码生成速度快，生成的机器码也具有更高的执行效率。模仿栈可以用于追踪操作数栈中的值，使编译器能够在编译时模拟栈的状态，并直接将栈顶操作数映射到寄存器。通过这种延迟生成内存和立即数操作数的方式，编译器避免了频繁加载数据，从而降低内存和寄存器的使用负担。的值，减少了对内存的依赖。例如，只有在需要判断。

在构建一个最简单的 JVM 时，JIT 编译器的核心是使用一种中间表示（IR, Intermediate Representation）来连接字节码和底层机器码。IR 是一种抽象层次，JIT 编译器可以基于它进行优化、寄存器分配等操作，从而生成高效的机器代码。本文将展示一个最简单的 JVM IR 设计示例，为实现基本的 JIT 功能提供支持。我们设计一个简单的 IR，只支持一些基本的操作和常见的指令。

通常，JIT编译器在生成代码时会将JIT代码和内建代码存放在不同的内存区域中，而这些区域之间的跳转是有距离限制的：具体来说，CPU的跳转指令对相对地址的距离有一个4GB的限制。当JIT代码和内建代码存储的地址距离超过4GB时，CPU指令无法直接跳转到内建代码的地址，这会导致指令执行效率降低，或者需要额外的中间代码来完成跳转。在现代JavaScript引擎的优化技术中，V8的“短内建调用”（Short Builtin Calls）是一个相当重要的优化策略，主要用来加速一些常用的内建函数，比如。

WAMR 的 JIT 编译器设计在解释执行的基础上大幅提升了性能。通过热点检测、即时编译和多种优化，JIT 编译器将频繁执行的字节码编译为高效的机器码，适合对性能有较高要求的设备。理解 WAMR 的 JIT 编译过程及其优化策略，有助于我们在资源受限的环境中提升 WebAssembly 应用的执行效率。

WAMR JIT 编译器的核心目标是提升 WebAssembly 字节码的执行效率。JIT 编译器不仅通过将字节码转化为机器码加速运行，还在转换过程中应用了多种优化策略，以生成更高效的机器码。以下是 WAMR JIT 编译器的关键优化策略及其代码示例。