codon - 使用 LLVM 的高性能、零开销、可扩展的 Python 编译器

Created at: 2021-09-28 01:56:34
Language: C++
License: NOASSERTION

密码子

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构建状态

什么是密码子?

Codon是一个高性能的Python编译器,它将Python代码编译为本机机器代码,没有任何运行时开销。在单个线程上,Python 的典型加速大约是 10-100 倍或更多。Codon的性能通常与C/C++相当(有时甚至更好)。与Python不同,Codon支持本机多线程,这可以导致加速很多倍。Codon源于Seq项目

安装

适用于 Linux (x86_64) 和 macOS(x86_64 和 arm64)的预构建二进制文件随每个版本一起提供。下载并安装:

/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://exaloop.io/install.sh)"

或者,你可以从源代码构建

例子

Codon是一种与Python兼容的语言,许多Python程序只需很少的修改即可工作:

def fib(n):
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        print(a, end=' ')
        a, b = b, a+b
    print()
fib(1000)

编译器有许多选项和模式:

codon

# compile and run the program
codon run fib.py
# 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987

# compile and run the program with optimizations enabled
codon run -release fib.py
# 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987

# compile to executable with optimizations enabled
codon build -release -exe fib.py
./fib
# 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987

# compile to LLVM IR file with optimizations enabled
codon build -release -llvm fib.py
# outputs file fib.ll

有关更多选项和示例,请参阅文档

这个主要计数示例展示了Codon的OpenMP支持,通过添加一行即可启用。注释告诉编译器并行化以下 -循环,在本例中,使用动态计划、块大小为 100 和 16 个线程。

@par
for

from sys import argv

def is_prime(n):
    factors = 0
    for i in range(2, n):
        if n % i == 0:
            factors += 1
    return factors == 0

limit = int(argv[1])
total = 0

@par(schedule='dynamic', chunk_size=100, num_threads=16)
for i in range(2, limit):
    if is_prime(i):
        total += 1

print(total)

密码子支持编写和执行GPU内核。下面是一个计算曼德布洛特集合的示例:

import gpu

MAX    = 1000  # maximum Mandelbrot iterations
N      = 4096  # width and height of image
pixels = [0 for _ in range(N * N)]

def scale(x, a, b):
    return a + (x/N)*(b - a)

@gpu.kernel
def mandelbrot(pixels):
    idx = (gpu.block.x * gpu.block.dim.x) + gpu.thread.x
    i, j = divmod(idx, N)
    c = complex(scale(j, -2.00, 0.47), scale(i, -1.12, 1.12))
    z = 0j
    iteration = 0

    while abs(z) <= 2 and iteration < MAX:
        z = z**2 + c
        iteration += 1

    pixels[idx] = int(255 * iteration/MAX)

mandelbrot(pixels, grid=(N*N)//1024, block=1024)

GPU 编程也可以使用 .

@par
@par(gpu=True)

什么不是密码子?

虽然Codon支持几乎所有的Python语法,但它不是一个直接的替代品,大型代码库可能需要修改才能通过Codon编译器运行。例如,Python的一些模块尚未在Codon中实现,并且不允许使用Python的一些动态功能。密码子编译器生成详细的错误消息,以帮助识别和解决任何不兼容性。

密码子可以通过@codon.jit装饰器在更大的Python代码库中使用。普通的Python函数和库也可以通过Python互操作性从Codon内部调用。

文档

有关深入的文档,请参阅 docs.exaloop.io