하이브리드 인텐셔널 프로그래밍을 위한 JLucid와 Objective Lucid 및 일반 명령형 컴파일러 프레임워크

초록

본 논문은 순수 Lucid 프로그램의 미세한 병행성을 보완하기 위해 Java 기반 순차 스레드(ST)와 통신 절차(CP)를 도입한 JLucid 컴파일러 구조를 제시한다. 또한 Objective Lucid를 통해 Java 객체를 인텐셔널 프로그램에 통합하는 문법·의미론을 정의하고, C·C++·Fortran·Perl 등 다양한 명령형 언어와 연동할 수 있는 일반 명령형 컴파일러 프레임워크(GICF)를 설계·구현한다.

상세 분석

JLucid는 기존 Lucid의 데이터 흐름 기반 병렬 모델에 Java 메서드 호출을 결합함으로써, 계산 입자(Sequential Thread, ST)의 크기를 조정한다. ST는 Java 바이트코드 형태로 패키징되어 GIPSY의 Communication Procedure(CP) 메커니즘을 통해 워커 노드에 전송된다. 이 과정에서 컴파일러는 Lucid 식을 GIPL(General Intensional Programming Language) 중간 표현으로 변환하고, ST 선언부를 Java 메서드 시그니처와 매핑한다. 특히 배열 지원이 추가되어 다차원 데이터 구조를 Lucid 식 안에서 직접 정의하고, 해당 배열을 ST 내부에서 Java 배열 객체로 자동 변환한다는 점이 눈에 띈다.

Objective Lucid는 JLucid의 한계를 넘어, Java 객체 자체를 일급 시민으로 취급한다. 문법적으로는 “obj.field”와 같은 객체 접근을 허용하고, 의미론적으로는 객체의 상태를 인텐션(차원)과 연결한다. 예를 들어, 시간 차원 t에서 객체의 필드값이 변하면, 동일 차원 내 다른 식에서 그 변화를 감지할 수 있다. 이를 구현하기 위해 컴파일러는 객체 레퍼런스를 GIPL의 “pseudo‑object” 형태로 추상화하고, 런타임에 Java Reflection API를 이용해 필드와 메서드 호출을 수행한다. 이 설계는 객체 지향과 함수형·데이터 흐름 모델을 자연스럽게 융합시켜, 과학 시뮬레이션에서 복잡한 상태 관리와 병렬 계산을 동시에 지원한다.

마지막으로 제안된 General Imperative Compiler Framework(GICF)는 다양한 명령형 언어를 GIPSY에 통합하는 표준화된 파이프라인을 제공한다. 각 언어별 프론트엔드가 소스 코드를 중간 표현(IR)로 변환하고, GICF는 이 IR을 GIPL과 연결한다. 런타임에서는 해당 언어의 바이너리를 동적으로 로드하고, CP를 통해 Lucid 식과 데이터 교환을 수행한다. 이렇게 함으로써 기존에 Lucid만으로 구현하기 어려웠던 고성능 수치 연산, 기존 레거시 라이브러리 호출, 그리고 멀티‑언어 협업 환경을 손쉽게 구축할 수 있다. 전체 시스템은 모듈화된 설계 덕분에 새로운 언어 지원을 위해 프론트엔드만 추가하면 되며, GIPSY의 분산 실행 엔진과도 무리 없이 연동된다.