Cópia estática

Copiado de docs/evidence/performance-lessons.md em https://github.com/poppy-team/aipo-lang (MIT). Fixado na revisão ce47c4e070404fc41722ccd8e2b7b808b99062a8, blob 91fbcf299f86f471f8ec982bf367d3037f31eaee. O repositório de origem permanece canônico; esta cópia é atualizada por um pull request de sincronização, não em tempo real.

A Saga de Otimização & Rigor Metodológico

Uma das maiores lições de engenharia do projeto Aipo é a disciplina de medição empírica: código que parece uma otimização no papel muitas vezes não gera ganho real quando submetido a rigorosos testes pareados.

Documentar os experimentos que foram revertidos é tão importante quanto celebrar as melhorias mantidas.

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Ganhos Comprovados & Mantidos

Durante a evolução da VM e do runtime, as seguintes otimizações foram comprovadas por medição com controle estatístico:

1. Cache Monomórfico de Field Slot:
   • Reduziu o tempo do benchmark fields de 1.001,77ms para 718,20ms (redução de 28,31%).
2. Cache de Base Frame:
   • Evitou chamadas desnecessárias a frames.last() nos acessos a variáveis locais, gerando reduções estáveis de -3,71% em arithmetic, -6,65% em fields e -4,17% em recursion.
3. Eliminação de Clones em SetField:
   • Eliminou 600.000 clonagens de Value de forma determinística para estruturas não protegidas (unguarded), mantendo a semântica de rollback intacta.

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Os 7 Experimentos Revertidos

Sete hipóteses de otimização foram minuciosamente implementadas, testadas com o script pareado scripts/perf/paired.sh e revertidas após os dados confirmarem ausência de ganho demonstrável:

Experimento	Hipótese Técnica	Resultado Observado	Decisão
1. Cache de Metadados de Métodos	Evitar buscas repetidas na tabela de métodos	Sem variação estatisticamente significante	Revertido
2. Pool de Nomes (Rc<str> vs Enum)	Reduzir alocações na resolução de identificadores	Custo de chaveamento superou a economia	Revertido
3. Guardedness na Entrada de Cache	Evitar checagens dinâmicas redundantes	Neutro no wall-clock	Revertido
4. Flags fixed por Slot	Bitmask compacta para campos imutáveis	Ruído dentro da margem de erro (±2%)	Revertido
5. Cache de Tipos Guarded	Reutilização de esquemas de proteção	Ganho nulo frente à contenção de cache L2	Revertido
6. Layout Denso de StructInstance	Vetor contíguo para campos primitivos	Deslocamento de offset oscilou entre +7% e neutro	Revertido
7. Despacho de Método Sem Alocar	Evitar ponteiros intermediários	Compilador já eliminava alocações no caminho feliz	Revertido

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O Diagnóstico do Laço de Despacho

Uma calibração com número fixo de iterações revelou um fato crucial:

• O custo por opcode na VM é constante (~100ns) e independe da mistura de operações.
• O gargalo estrutural não está nas instruções individuais, mas no laço de despacho (dispatch overhead) e no tamanho largo do tipo VmFault (72 bytes).
• A tentativa de otimizar a decodificação de opcodes sem Result produziu ganho nulo (-0,16%), comprovando que o LLVM já afundava a montagem da falha para fora do caminho feliz (cold branch).

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Regras Canônicas de Medição (A precondição para o futuro)

Para evitar retrabalho em máquinas sujeitas a ruído e contenção de CPU:

1. Diferença menor que ±5% não é evidência de ganho.
2. Um único lote pareado não decide nada: toda proposta exige pelo menos dois lotes com inversão de ordem candidate/baseline.
3. arithmetic é o controle obrigatório, por não depender de structs nem de despacho dinâmico de métodos.
4. Sob contenção de carga, tempo de CPU (RUSAGE_CHILDREN) é a única métrica confiável. Wall-clock em ambiente concorrido produz falsos positivos.

A trilha de micro-otimização do interpretador foi formalmente encerrada. Qualquer reabertura futura exigirá hardware dedicado e foco em mudanças arquiteturais macro (Call0..Call4, GetLocal8 ou jump tables com threaded dispatch).