[論文レビュー] Complete Context Calculus Design and Implementation in GIPSY

Xin Tong, Joey Paquet+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 23, 2010

Parallel Computing and Optimization Techniques参考文献 15被引用数 11

ひとこと要約

本稿は、GIPSYフレームワーク内におけるLucxのコンテキスト計算の包括的設計および実装を提示している。コンテキストをJavaベースの構文および意味論において一等値として統合し、型付きタグ集合（順序あり/なし、有限/無限）を導入し、GIPSY型システムにコンテキストエンティティを一等オブジェクトとして埋め込み、GIPSYContextクラス上のメソッドとしてコンテキスト計算演算子を実装することで、コンパイル時および実行時における効率的で型安全なコンテキスト操作を可能にした。

ABSTRACT

This paper presents the integration into the GIPSY of Lucx's context calculus defined in Wan's PhD thesis. We start by defining different types of tag sets, then we explain the concept of context, the types of context and the context calculus operators. Finally, we present how context entities have been abstracted into Java classes and embedded into the GIPSY system.

研究の動機と目的

• GIPLにおいてコンテキストを一等値として可能にするために、GIPSYの構文および意味論を拡張する。
• 自然数の仮定を超えて、順序、有限性、型（例：整数や文字列）などの性質を持つタグ集合を形式化する。
• コンテキストデータ型およびコンテキスト計算演算子をGIPSY型システムおよびランタイム環境に埋め込む。
• タグの有効性および演算子の被演算子の互換性に関する静的および動的意味論的チェックを通じて型安全を確保する。
• 従来のストリームベースのシミュレーションの非効率性を回避する、パフォーマンスに優れた統合実装を提供する。

提案手法

• 順序あり/なし、有限/無限、および将来の型へ拡張可能な型付きコレクションとしてタグ集合を定義した。
• 集合論を用いた形式的型システム（順序付き集合に対しては反射的、反対称的、推移的）を用いてタグ集合の型システムを導入した。
• 各次元ごとにiContextType（SIMPLECONTEXTまたはCONTEXTSET）、oSet（次元のコンテナ）、およびoCurrentTagを有するGIPSYContextという抽象クラスを定義した。
• コンテキスト計算演算子（例：和集合、共通部分集合）をGIPSYContextクラス内のメンバ関数として実装した。
• タグ集合のメンバーシップおよび被演算子の互換性をコンパイル時および実行時に検証するように、GIPSYの静的および動的型チェック処理を拡張した。
• 複雑なタグ式の検査を実行時へ延期したが、定数式についてはAST走査によりコンパイル時に検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 関数的で内省的プログラミング言語であるGIPLにおいて、コンテキストを形式的に表現・型付けすることは可能か？
• RQ2 コンテキスト計算演算をサポートするためのタグ集合に必要な型の性質（順序、有限性など）は何か？
• RQ3 コンテキスト計算演算子を言語の構文および型システムに効率的かつ安全に統合するにはどうすればよいか？
• RQ4 静的および動的コンテキスト評価時に型安全を保証するために必要なメカニズムは何か？
• RQ5 従来のストリームベースのシミュレーションと比較して、コンテキスト操作のパフォーマンスをどのように向上させられるか？

主な発見

• 本稿では、GIPSYContextクラス内にコンテキスト計算演算子をメソッドとして実装し、コンテキストを一等値として直接操作できるようにした。
• 順序あり/なし、有限/無限の型をサポートするようにタグ集合を形式化し、整数以外のタグ（例：惑星名）の使用も可能にした。
• GIPSY型システムにコンテキスト型を拡張し、コンパイル時および実行時のチェックを通じて型安全を確保した。
• AST走査（コンパイル時）および実行時評価（複雑な式の場合）により、タグの有効性および被演算子の互換性に関する意味論的チェックを実装した。
• 従来のストリームベースのシミュレーションの非効率性を回避するため、コンテキストロジックを言語ランタイムに直接埋め込んだ。
• J enoughを用いた完全なテストにより、演算子の正しさが確認され、GEE（GIPSY実行エンジン）への統合に適していることが確認された。