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明日使える超高速 Ruby
  ~ Ruby で Xbyak ~

        2009/10/22
   id:n_shuyo / @shuyo
 中谷 秀洋@サイボウズ・ラボ
最近のマイブーム
機械学習
自然言語処理
なんかこんな本
• Introduction to Information Retreival(IIR)
• パターン認識と機械学習(PRML, ぷるむる)
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 – ラグランジュ未定乗数法
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 – ベイズ理論
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   • もちろん Ruby1.9
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• ネットワーク構造をDSL で表現!
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# units
in_units = [Unit.new("x1"), Unit.new("x2")]
hiddenunits = (1..6).map{|i| TanhUnit.new("z1#{i}")}
out_unit = [SigUnit.new("y1")]

# network
network = Network.new(:error_func=>ErrorFunction::CrossEntropy)

network.in = in_units                #   入力
network.link in_units, hiddenunits   #   入力 → 隠れユニット
network.link hiddenunits, out_unit   #   隠れユニット → 出力
network.out = out_unit               #   出力
そうは言っても、速さは正義
• 少なくとも何百回とか学習が必要
 – パラメータを変えながら交差検定とかしたい


• やっぱりC++で実装するか……
 – Rubyの100倍~1000倍違うし
  • 24時間/100 = 15分
 – Rubyのお手軽さは捨てがたくもある
  • C++はいちいちコンパイル
 – C++に逃げたらなんか負けた気がする
  • naoya_tさん曰く「リニアに速くなるだけでしょ?」
Rubyのままで
速くなる方法は
 ないのか?
RubyでXbyak
Xbyak(カイビャック)
• 実行バイナリ(ネイティブコード)を動的に生
  成するC++ライブラリ
• つまり JIT (Just in Time compiler)
• C++より速い
 – C++のライブラリなのに!?
 – もちろんRubyなんかメじゃない


• 光成さん(サイボウズ・ラボ)開発
 – http://homepage1.nifty.com/herumi/soft/xbyak.html
JITってなんだ?
JIT=MSXべーしっ君
要するに
「めっっちゃ速い」
Ruby で
Xbyak が使えたら
 いいんじゃね?
RXbyak (Xbyak for Ruby)
• Xbyakを使えるRuby拡張
• Xbyak のネイティブコード生成機能を Ruby
  からそのまま利用可能に
• 生成したコードをRubyから呼び出す
 – 実装率低め
 – 明日まだ使えない!(><


 http://github.com/shuyo/cpp/tree/master/rxbyak/
ひとことで
 いうと
RXbyak とは
Rubyで
アセンブラが
 書ける
RXbyak サンプル
• SIMDを使って倍精度の掛け算
   – どこからどうみても Ruby のプログラム。
rx = RXbyak.new
rx.mov :eax, [:esp, 8]    #   mov eax, (esp+8)    // 第1引数のポインタ
rx.movq :xmm0, [:eax]     #   movq xmm0, (eax)
rx.mov :eax, [:esp, 12]   #   mov eax, (esp+12)   // 第2引数のポインタ
rx.movq :xmm1, [:eax]     #   movq xmm1, (eax)
rx.mulsd :xmm0, :xmm1     #   mulsd xmm0, xmm1    // かけ算
rx.mov :eax, [:esp, 4]    #   mov eax, (esp+4)    // 返値のポインタ
rx.movq [:eax], :xmm0     #   movq (eax), xmm0
rx.ret                    #   ret

puts rx.call(256.0, 256.0) # => 65536.0
puts rx.call(123.45, 678.9) # => 83810.205
    ※このサンプルに使われている命令しかまだ実装されていません。
機械学習を
  RXbyak で書いたら
「××倍速くなったよ!」
まにあわんかった
  すまん(汗
(参考) Python vs Xbyak




http://labs.cybozu.co.jp/blog/mitsunari/2007/08/ll2007.html
何に使えるの?
RXbyakの応用範囲
• 実行時に処理が決まる場合(JIT)
 – ニューラルネットワークはグラフが与えられれば
 – URI Templates はテンプレートが与えられれば
   • 参考:URI Templates のC++(Xbyak)実装
   • http://labs.cybozu.co.jp/blog/nakatani/2008/07/uri_template_c_xbyak_jit.html

 – 正規表現
• プロセッサを極限まで使い切る!(アセンブラ)
 – SIMD(SSE) で浮動小数演算
   • 並列演算とか128bit精度とか。SSE4.1 なら内積も1命
     令で!
                                     ※使用者の感想であり、
                                効用を約束するものではありません。
本日Mitaka.rb に
参加した皆さんは
これでもう
「RXbyak で
高速Rubyコード
書いちゃうぞ~」
明日から
     ビュンビュン
     ですね!
                           ※2009/10/22現在、
mov(代入) と mul(掛け算) と ret しか実装されていません。
ありがとう
ございました

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