ファストコード

FastCodeは、 Embarcadero DelphiおよびC++ Builder向けに最適化されたランタイム ライブラリ ルーチンを提供することを目的としたオープン ソース プログラミングプロジェクトです。このコミュニティ主導のプロジェクトは、2003 年に Dennis Kjaer Christensen によって開始され、それ以来、32 ビット Delphi ランタイム ライブラリ (RTL) に最適化された機能を提供してきました。

課題に分かれたコンテストとして組織された FastCode は、複数のターゲットに対して特定の機能を最適化することに重点を置いています。プロジェクトでは、各機能の貢献に対してベンチマーク ツールと検証プロセスを提供しています。貢献は採点され、ターゲットに対するパフォーマンスに基づいてポイントが付与されます。Embarcadero は、FastCode チームが作成したコードを認識し、Delphi コードベースに組み込みます。このプロジェクトの参加者のほとんどは、プロセッサ固有のコードを使用するアセンブラ開発者です。FastCode プロジェクトが取り組む課題のリストは膨大で、PosEx や CompareText などの文字列操作機能から、Power や Int64Mul などの数学演算まで、さまざまな領域をカバーしています。

このプロジェクトは、課題に分かれたコンペティションとして構成されています。各課題では、1 つの関数を取り上げ、それをいくつかのターゲットに対して最適化します。プロジェクトでは、各関数の貢献をベンチマークして検証するためのツールを提供します。貢献ごとに 1 ポイントが与えられ (ポイントが与えられるのは、ターゲットごとに最大 1 つの関数)、ターゲットの勝者には 10 ポイントが与えられます。すべての貢献者とそのスコアのリストが維持され、2008 年まで毎年末に勝者が表彰されました。歴史的には、 DelphiとC++ Builderの所有者であるBorland、Codegear、Embarcadero が賞を後援してきました。

コンテスト参加者の大半は、プロセッサ固有の32ビットコードやMMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4などの追加命令セットを利用することが多いアセンブラ開発者です。^[1]

このプロジェクトは、FastCode チームの貢献を認め、そのコードを Delphi のコードベースに組み込んだ Embarcadero のサポートを受けています。^[2] Embarcadero Delphiの デフォルトのメモリ マネージャである FastMM4 は、FastCode Memory Manager チャレンジの優勝者です。^[3]

このプロジェクトは最初、Robert Lee の OptimalCode サイトでホストされ、そのソースコードのホームページは [1] で、2008 年に最終更新されました。ソースコードには、拡張ルーチンとルーチンをベンチマークするためのテストスイートの両方が含まれています。2017 年には、Move、FillChar、メモリマネージャーのベンチマークルーチンが 64 ビットに移植され、[2] で入手できます。

FastCode プロジェクトはテストに多大な労力を費やしており、非常に高品質のソフトウェアを提供することに重点を置いています。テストは、正確性のテストと速度のテストの 2 つのカテゴリに分かれています。

検証は、ターゲット セットのすべての CPU で実行されますが、多くの場合、他の CPU や OS ( Windows XP、Windows Vista、Windows 7など) でも実行されます。検証は、通常の使用ケースとエラー使用ケースの両方で、さまざまな関数入力にわたって実行されます。検証は、既知の正しい値と、既存の RTL 関数などの参照実装に対して実行されます。

ベンチマークは、特定の時点で現在のターゲット セットの一部であるすべての CPU で実行されます。これらの CPU は、ターゲット セットの一部であったか、現在もその一部です ( Intel Pentium 3、Intel Pentium M、Intel Pentium 4、Intel Core、Intel Core 2、AMD Athlon XP、AMD Opteron、AMD Phenom )。ベンチマークを安定して現実的なものにするために、細心の注意が払われています。特に、メモリ マネージャー チャレンジ ベンチマークは公平に行うことが難しく、メモリ マネージャーの使用ログは、実際のアプリケーションの通常の使用から作成され、ベンチマークによって再生されました。

テストはターゲット セット全体で行われます。新しいターゲット セットは、FastCode コミュニティが投票できるアンケートによって毎年決定されます。ターゲット セットは通常、6 つの CPU で構成され、そのうち 4 つは Intel 製、2 つは AMD 製です。この比率は、市場シェアを模倣するために選択されています。これらの 6 つの CPU ターゲットに加えて、6 つの CPU の組み合わせとして定義された 10 のターゲットがあります。これらの 10 のターゲットは計算ターゲットと呼ばれ、速度のみ、または速度とサイズの組み合わせにすることができます。許可される最大命令セットはターゲットごとに異なります。ターゲットは、「IA32 サイズ ペナルティ」または「SSE2」である可能性があります。サイズに対するペナルティは、各チャレンジごとにアンケートによって決定されます。

FastCodeプロジェクトでは、以下のチャレンジを実施しました[3]。

Delphi RTL に含まれる FastCode 関数:

• Delphi 2005: CompareText、Int64Div、FillChar。
• Delphi 2006: ^[4] CompareText、Int64Div、FillChar、FastMM4メモリマネージャ。^[3]
• Delphi 2007—Delphi XE: ArcCos、ArcSin、Power、PosEx、Move、Memory Manager、FillChar、Pos、__lldiv、LowerCase、UpperCase、CompareStr、CompareMem、CompareText、StrLen、StrCopy、StrComp。^[5]

Marco Cantu著のMastering Delphiには、Delphi RTLへの貢献を列挙したFastCodeに関する章が含まれています。^[6]

チャレンジの優勝者全員の作品は、FastCode ライブラリ (http://fastcode.sourceforge.net/challenge_content/rtl_replcmnt_pkg.html) に収録されています。このライブラリはオープンソースで、MPL ライセンスに基づいてリリースされています。このライブラリは、1) 関数を直接呼び出す方法と、2) パッチ機能を使用する方法の 2 つの方法で使用できます。

関数を直接呼び出す場合、最も高速と思われる関数のバージョンを呼び出すかどうかは、アプリケーション開発者次第です。

パッチ適用機能を使用する場合、ライブラリはアプリケーションのロード時に CPU タイプを自動的に検出し、この情報を使用してすべての関数呼び出しをその特定の CPU の FastCode 勝者関数にリダイレクトします。

2006年以来DelphiとC++ Builderで使用されているFastMMメモリマネージャもFastCodeコンペティションの優勝者です。^[7]これはDelphiの標準メモリマネージャに代わるもので、メモリの断片化が起こりにくいだけでなく、アプリケーションを閉じるときにメモリリークを報告したり、 ^[8]メモリ解放後の使用や二重解放を検出したりするなど、デバッグの可能性も向上しています。

FastMM4はLazarusで開発されたアプリケーションのメモリマネージャとしても使用されます。^[9]

FastMM4は、Delphi開発者にとって「必須」のツールとしてよく挙げられます。^[10]

Nexus DBにはリークチェック用のFastMM4統合機能が付属しています。^[11]

FastMMの使用法については、「BDS 2006の新しいメモリマネージャ」に記載されています。^[12]

Delphi または C++ Builder で開発されたアプリケーションは、通常、デフォルトのメモリ マネージャである FastMM4 を使用します。RTL の FastCode 関数は、最も一般的に使用されるものとして選択されており、アプリケーションでも、特に文字列処理が行われる場合は、通常、これらの関数のいくつかが使用されます。したがって、ほとんどの Delphi/C++ Builder アプリケーションは、FastCode プロジェクトによって開発されたコードを使用します。例としては、Skype、FL Studio、Embarcadero独自のRAD Studioなどがあります。Hallvard のブログでは、FastMM4 について、および「The Online Trader」アプリケーションでメモリ マネージャとして FastMM4 が使用されている理由について説明しています。