Ghoul: A cache-friendly programming language

Prestanda har historiskt sett alltid varit av betydelse för nyttjandet av datorer, vilket lett till att processorutvecklare har tagit fram flera olika metoder för att klämma ut mer processorkraft från processorn. Ett av dessa koncept är processorns cacheminne, som ansvarar för att lagra data processorn förväntar sig att behöva inom en snar framtid. Om cacheminnet nyttjats väl så innebär detta att processorn can behandla data i en mycket snabbare takt, vilket direkt påverkar prestanda. På grund av detta vill utvecklare gärna skriva kod som nyttjar cacheminnet till fullo. Detta är inte alltid en enkel uppgift, då de programmeringsmönster och beteenden utvecklaren måste anpassa sig till går att anse vara klumpiga för utvecklaren. Den här studioen kommer utforska möjligheterna att sammanfoga cachevänliga programmeringskoncept med utvecklarvänlig syntax, vilket resulterar i ett programmeringsspråk som är både läsbart, skrivbart samt effektivt med hänsyn till processorns cacheminne. För att lyckas med denna uppgift har studier på mönster inom minnesåtkomst, befintliga programmeringsspråk och kompilatordesign genomförts. Slutprodukten är ett språl vid namn Ghoul som implementerar cachevänliga koncept på en syntaktisk nivå, komplett med en fungerande kompilator. Utdata från denna kompilator blev senare prestandatestad för att avgöra huruvida de koncept språket introducerar har en märkbar påverkan på prestandan av program skrivna i detta språk. Testen visade att de tidigare nämnda konceptet direkt visar ett inflytande på hastigheten data kan behandlas i språket.Performance has historically always been of importance to computing, and as such, processor developers have brought up several different methods to squeeze out more processing power from the processor. One of these concepts is the presence of a CPU cache memory, whose responsibility is to hold data the processor expects it might use soon. To utilize the cache well means that the processor can compute data at a much higher rate, resulting in a direct impact on performance. Therefore, it follows that it is in the developer’s best interest to write code capable of utilizing the cache memory to its full extent. This is not always an easy task however, as the patterns and style of programming the developer may need to adapt to can come of as cumbersome. This study will explore the possibilities of merging cache-friendly programming concepts with a developer-friendly syntax, resulting in a language that is both readable, writeable as well as efficient in regards to the processor cache. In order to accomplish this task, studies of memory access patterns, existing programming languages and compiler design has been performed. The end product is a language called Ghoul which successfully implements cache-friendly concepts on a syntactic level, complete with a working compiler. Outputs from this compiler were later benchmarked to assert that the concepts introduced had a measurable impact on the performance of programs written in Ghoul, showing that the aforementioned syntactical concepts indeed directly influence the speed at which data can be processed