ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
180
2181-3187
MASHINAGA BOG'LIQ BO'LMAGAN ARIFMETIK IFODALARNI
OPTIMALLASHTIRISH
Tojimamatov Israiljon Nurmamatovich
Farg`ona davlat universiteti
israiltojimamatov@gmail.com
Ne`matova Shohsanam Nodirbek qizi
Fargʻona davlat universiteti talabasi
Anotatsiya:
Ushbu maqola dasturiy ta'minotning ishlashini yaxshilashga
qaratilgan mashinaga bog'liq bo'lmagan optimallashtirish usullaridan biri bo'lgan
arifmetik ifodalarni optimallashtirish masalasini ko'rib chiqadi. Maqolada doimiy
katlama, algebraik soddalashtirish, umumiy subifodalarni yo'q qilish, kodni ko'chirish,
kuchni kamaytirish va o'lik kodni yo'q qilish kabi asosiy optimallashtirish texnikalari
tahlil qilinadi. Ushbu usullarning dastur kodining samaradorligini oshirishdagi roli va
ularning qo'llanilish mexanizmlari misollar bilan yoritilgan. Maqola so'ngida
mashinaga bog'liq bo'lmagan optimallashtirishning dasturiy ta'minotni ishlab chiqish
jarayonidagi ahamiyati va istiqbollari muhokama qilinadi.
Kalit so‘zlar:
Mashinaga bog'liq bo'lmagan optimallashtirish, Arifmetik
ifodalarni optimallashtirish, Kompilyator optimallashtirish, Doimiy katlama,
Algebraik soddalashtirish, Umumiy subifodalar, Kodni ko'chirish, Kuchni
kamaytirish, O'lik kodni yo'q qilish, Dasturiy ta'minotning ishlashi.
Аннотация:
Данная статья рассматривает проблему оптимизации
арифметических выражений, которая является одним из машинно-независимых
методов оптимизации, направленных на повышение производительности
программного обеспечения. В статье анализируются ключевые методы
оптимизации, такие как свертка констант, алгебраическое упрощение,
устранение общих подвыражений, перемещение кода, понижение мощности и
устранение мертвого кода. Роль этих методов в повышении эффективности
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
181
2181-3187
программного кода и механизмы их применения иллюстрируются примерами. В
заключение статьи обсуждаются значение и перспективы машинно-независимой
оптимизации в процессе разработки программного обеспечения.
Ключевые слова:
Машинно-независимая оптимизация, Оптимизация
арифметических выражений, Оптимизация компилятора, Свёртка констант,
Алгебраическое упрощение, Общие подвыражения, Перемещение кода,
Понижение мощности, Устранение мертвого кода, Производительность
программного обеспечения.
Annotation:
This article examines the issue of optimizing arithmetic expressions,
which is one of the machine-independent optimization methods aimed at improving
software performance. The paper analyzes key optimization techniques such as
constant folding, algebraic simplification, common subexpression elimination, code
motion, strength reduction, and dead code elimination. The role of these methods in
enhancing the efficiency of program code and their application mechanisms are
illustrated with examples. The article concludes by discussing the significance and
prospects of machine-independent optimization in the software development process.
Keywords:
Machine-independent
optimization,
Arithmetic
expression
optimization, Compiler optimization, Constant folding, Algebraic simplification,
Common subexpressions, Code motion, Strength reduction, Dead code elimination,
Software performance.
Kirish:
Dasturiy ta'minotning ishlashini yaxshilashga intilish nafaqat yakuniy
foydalanuvchi tajribasini oshirish, balki resurslardan (masalan, protsessor vaqti, xotira,
energiya) yanada oqilona foydalanish zaruriyatidan ham kelib chiqadi. Zamonaviy
dasturlar tobora murakkablashib borar ekan, optimallashtirish texnikalarining
ahamiyati yanada ortib bormoqda. Kompilyatsiya jarayonida qo'llaniladigan
optimallashtirishlar, xususan mashinaga bog'liq bo'lmagan optimallashtirishlar, dastur
kodini apparatning o'ziga xos xususiyatlariga bog'lamasdan turib, uning fundamental
samaradorligini oshirishga qaratilgan. Bu esa, optimallashtirilgan kodning turli xil
platformalarda yaxshi ishlashini ta'minlaydi va dastur ishlab chiqish jarayonini
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
182
2181-3187
soddalashtiradi. Arifmetik ifodalarni optimallashtirish ushbu jarayonning muhim bir
qismi bo'lib, hisoblashlarni soddalashtirish, ortiqcha operatsiyalarni bartaraf etish va
umumiy bajarilish tezligini oshirish orqali dastur samaradorligiga bevosita ta'sir
ko'rsatadi.
Mashinaga bog'liq bo'lmagan optimallashtirish - bu kompilyatsiya jarayonining
muhim bosqichi bo'lib, u oraliq kod (masalan, uch adresli kod) yoki dastlabki manba
kodining o'zini yaxshilashga yo'naltirilgan. Ushbu bosqichning o'ziga xosligi shundaki,
u ma'lum bir mikroprotsessorning arxitekturasi, uning instruktsiyalari to'plami,
registrlar soni, kesh xotirasi hajmi yoki boshqa apparat xususiyatlari haqida hech
qanday
aniq taxminlarga asoslanmaydi
. Buning o'rniga, mashinaga bog'liq
bo'lmagan optimallashtirishlar dastur mantig'ini
o'zgartirmasdan
, balki uni yanada
samaraliroq
bajarilishini ta'minlash uchun turli xil
umumiy tahlil va o'zgartirish
texnikalaridan
foydalanadi. Bularga algebraik qonunlarni qo'llash orqali ifodalarni
soddalashtirish, dastur kodidagi takroriy yoki ortiqcha hisoblashlarni aniqlash va
bartaraf etish, shuningdek, boshqaruv oqimini tahlil qilish va kodni qayta tashkil etish
kabi usullar kiradi. Ushbu optimallashtirishlar natijasida hosil bo'lgan yaxshilangan
oraliq kod keyingi bosqichda, mashinaga bog'liq optimallashtirish va kodni generatsiya
qilish bosqichlarida, ma'lum bir maqsadli mashina arxitekturasining imkoniyatlaridan
to'liq foydalanish uchun asos yaratadi.
Qo'shimcha jihatlar:
•
Kompilyatsiya
bosqichi:
Mashinaga
bog'liq
bo'lmagan
optimallashtirishning kompilyatsiya jarayonidagi o'rni aniqlashtiriladi.
•
Oraliq kod:
Optimallashtirish ko'pincha oraliq kod ustida amalga
oshirilishi ta'kidlanadi.
•
Apparatga bog'liq emaslikning sabablari:
Nega bu bosqichda apparat
haqida
taxmin
qilinmasligi
tushuntiriladi
(umumiy
samaradorlikka
qaratilganlik).
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
183
2181-3187
•
Foydalaniladigan texnikalarning turlari:
Algebraik qonunlar, kodni
tahlil qilish, boshqaruv oqimini tahlil qilish va kodni qayta tashkil etish kabi
kengroq tushunchalar qo'shiladi.
•
Maqsadi:
Optimallashtirishning asosiy maqsadi dastur mantig'ini saqlab
qolgan holda samaradorlikni oshirish ekanligi yana bir bor ta'kidlanadi.
•
Keyingi bosqichga zamin yaratishi:
Mashinaga bog'liq bo'lmagan
optimallashtirishning keyingi kompilyatsiya bosqichlari uchun muhim asos
bo'lishi ko'rsatiladi.
Arifmetik Ifodalarni Optimallashtirish Usullari
Arifmetik
ifodalarni
optimallashtirish
mashinaga
bog'liq
bo'lmagan
optimallashtirishning muhim bir qismidir. Ushbu optimallashtirishlar hisoblash
jarayonini soddalashtirish, takroriy hisoblashlarni bartaraf etish va umumiy ishlashni
yaxshilashga qaratilgan. Quyida eng ko'p qo'llaniladigan usullar keltirilgan:
1.
Doimiy Katlama (Constant Folding)
Doimiy katlama - bu kompilyator tomonidan kompilyatsiya vaqtida qiymati
ma'lum bo'lgan ifodalarni hisoblash jarayonidir. Agar ifodada faqat doimiylar ishtirok
etsa, kompilyator ushbu ifodani hisoblab, natijani kodga kiritadi.
Misol:
x = 2 + 3 * 5;
Optimallashtirilgandan so'ng:
x = 17;
Doimiy katlama dastur bajarilishi vaqtida ortiqcha hisoblashlarning oldini oladi
va kodni yanada tezroq qiladi.
2.
Algebraik Soddalashtirish (Algebraic Simplification)
Algebraik soddalashtirish algebraik qonunlardan foydalanib ifodalarni
soddalashtirishni o'z ichiga oladi. Bu ortiqcha operatsiyalarni olib tashlash va
ifodalarni yanada samaraliroq shaklga keltirishga yordam beradi.
Misollar:
o
x * 1 → x
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
184
2181-3187
o
x + 0 → x
o
x - 0 → x
o
x * 0 → 0
o
(a + b) - b → a
o
a * (b + c) → a * b + a * c (distributivlik)
o
2 * x + 3 * x → 5 * x (yig'ish)
Algebraik soddalashtirish orqali kompilyator murakkab ifodalarni oddiyroq va
tezroq bajariladigan shakllarga aylantirishi mumkin.
3.
Umumiy Subifodalarni Yo'q qilish (Common Subexpression
Elimination)
Agar bir xil subifoda dastur kodining bir nechta joyida takrorlansa, kompilyator
ushbu subifodani bir marta hisoblab, natijasini vaqtinchalik o'zgaruvchida saqlashi va
keyingi o'rinlarda ushbu o'zgaruvchidan foydalanishi mumkin. Bu takroriy
hisoblashlarning oldini oladi.
Misol:
a = b * c + d;
e = b * c * f;
Optimallashtirilgandan so'ng:
temp = b * c;
a = temp + d;
e = temp * f;
Umumiy subifodalarni yo'q qilish dastur ishlashini sezilarli darajada yaxshilashi
mumkin, ayniqsa murakkab hisoblashlar ko'p marta takrorlanganda.
4.
Kodni Ko'chirish (Code Motion)
Tsikl ichida o'zgarmaydigan (invariant) ifodalar mavjud bo'lsa, ularni tsikldan
tashqariga ko'chirish orqali har bir iteratsiyada qayta hisoblashning oldini olish
mumkin.
Misol:
for i = 0 to 100 do
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
185
2181-3187
x = y + z; // y va z tsikl ichida o'zgarmaydi
a[i] = a[i] * x;
end for;
Optimallashtirilgandan so'ng:
x = y + z;
for i = 0 to 100 do
a[i] = a[i] * x;
end for;
Kodni ko'chirish tsikl ichidagi ortiqcha hisoblashlarni kamaytiradi va tsiklning
umumiy bajarilish vaqtini tezlashtiradi.
5.
Kuchni Kamaytirish (Strength Reduction)
Kuchni kamaytirish - bu qimmatroq arifmetik operatsiyalarni arzonroq
operatsiyalarga almashtirish texnikasidir. Masalan, ko'paytirishni qo'shishga yoki
darajaga ko'tarishni ko'paytirishga almashtirish mumkin.
Misollar:
o
x * 2 → x + x yoki x << 1 (agar x butun son bo'lsa)
o
x ^ 2 → x * x
o
Tsikl ichidagi indekslarni hisoblashda ko'paytirish o'rniga qo'shishdan
foydalanish (masalan, massiv elementlariga murojaat qilishda).
Kuchni kamaytirish operatsiyalarning bajarilish vaqtini qisqartirish orqali dastur
ishlashini yaxshilaydi.
6.
O'lik Kodni Yo'q qilish (Dead Code Elimination)
O'lik kod - bu dastur natijasiga ta'sir qilmaydigan koddir. Bunga hech qachon
ishlatilmaydigan o'zgaruvchilar, hech qachon bajarilmaydigan kod bloklari yoki
natijasi hech qachon ishlatilmaydigan hisoblashlar kiradi. Kompilyator bunday kodni
aniqlab, olib tashlashi mumkin.
Misol:
x = y + z; // x dan keyin hech qachon foydalanilmaydi
a = 5;
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
186
2181-3187
if (false) {
b = c * d; // Bu kod hech qachon bajarilmaydi
}
Optimallashtirilgandan so'ng:
a = 5;
O'lik kodni yo'q qilish dastur hajmini kamaytiradi va kompilyatsiya jarayonini
tezlashtiradi.
Xulosa:
Mashinaga bog'liq bo'lmagan arifmetik ifodalarni optimallashtirish
kompilyatorning muhim bosqichlaridan biri bo'lib, dasturiy ta'minotning ishlashini
sezilarli darajada yaxshilashga yordam beradi. Doimiy katlama, algebraik
soddalashtirish, umumiy subifodalarni yo'q qilish, kodni ko'chirish, kuchni kamaytirish
va o'lik kodni yo'q qilish kabi usullar orqali kompilyatorlar dastur kodini yanada
samaraliroq
va
tezroq
bajariladigan
shaklga
keltirishi
mumkin.
Ushbu
optimallashtirishlar ma'lum bir apparat arxitekturasiga bog'liq bo'lmaganligi sababli,
ular turli xil platformalarda dasturiy ta'minotning umumiy ishlashini yaxshilash uchun
qo'llanilishi mumkin. Zamonaviy kompilyatorlar ushbu va boshqa ko'plab
optimallashtirish texnikalarini avtomatik ravishda qo'llab, dasturchilarga yanada
samarali va tezkor dasturlar yaratishga imkon beradi.
Foydalanilgan adabiyotlar:
1.
Aho, A. V., Lam, M. S., Sethi, R., & Ullman, J. D. (2006).
2.
Muchnick, S. S. (1997).
3.
Cooper, K., & Torczon, L. (2011).
4.
Grune, D., van Reeuwijk, K., Bal, H. E., Jacobs, C. J. H., & Langendoen, K.
(2012).
5.
Karimberdiyevich, O. M., & Abdulaziz o‘g’li, Y. M. (2024). SUN’IY
INTELLEKTNING AFZALLIKLARI VA KAMCHILIKLARI. IZLANUVCHI, 1(1),
75-85.
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
187
2181-3187
6.
Karimberdiyevich, O. M., & Abdulaziz o‘g‘li, Y. M. (2024). NEYRO
KOMPYUTERLAR. YANGI O ‘ZBEKISTON, YANGI TADQIQOTLAR
JURNALI, 1(5), 19-27.
7.
Karimberdiyevich, O. M., & Abdulaziz o‘g‘li, Y. M. (2024). K-YAQIN
QO'SHNI ALGORITMI. IZLANUVCHI, 1(1), 122-124.
8.
Abdulaziz o'g'li, Y. M. (2025). WPFDA ANIMATSIYA YARATISHNI
QO’LLANISHI. MODERN PROBLEMS IN EDUCATION AND THEIR
SCIENTIFIC SOLUTIONS, 1(4), 172-175.
9.
Abdulaziz o’g’li, Y. M. (2025). MOLIYA VA HISOB–KITOB
ILOVALARIDA WPF BILAN ISHLASH. MODERN PROBLEMS IN EDUCATION
AND THEIR SCIENTIFIC SOLUTIONS, 1(4), 189-193.
10.
Karimberdiyevich,
O.
M.
(2024).
NEYROEMULYATORLAR
VA
ULARNING QO'LLANILISHI. YANGI O ‘ZBEKISTON, YANGI TADQIQOTLAR
JURNALI, 1(5), 82-89.
11.
Abdulaziz ogli, Y. M. (2025). WPF DA IKKI O’LCHOVLI VA UCH
O’LCHOVLI GRAFIKALAR BILAN ISHLASHNING HAYOTGA TATBIQLARI.
MODERN PROBLEMS IN EDUCATION AND THEIR SCIENTIFIC SOLUTIONS,
1(4), 176-179.
12.
Karimberdiyevich, O. M., & Abdulaziz o’g’li, Y. M. (2024). MASHINANI O
‘RGANISHDA TASNIFLASH VA REGRESSIYA. IZLANUVCHI, 1(1), 114-121.
13.
Karimberdiyevich, O. M., & Abdulaziz o‘g‘li, Y. M. (2024). PIVOT JADVALI
YARATISH VA TAHRIRLASH. YANGI O ‘ZBEKISTON, YANGI
TADQIQOTLAR JURNALI, 1(5), 28-30.
14.
Karimberdiyevich, O. M., & Abdulaziz o’g’li, Y. M. (2024). MASHINANI O
‘RGANISHDA TASNIFLASH VA REGRESSIYA. IZLANUVCHI, 1(1), 114-121.
15.
Karimberdiyevich, O. M. (2024). FORMAL GRAMMATIKA VA SEMANTIK
TO’R. IZLANUVCHI, 1(1), 94-99.
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
188
2181-3187
16.
Karimberdiyevich, O. M., & Abdulaziz o‘g’li, Y. M. (2024). PROGNOZLASH
VA VIZUALIZATSIYA. TA’LIM, TARBIYA VA INNOVATSIYALAR JURNALI,
1(1), 124-132.
17.
Karimberdiyevich, O. M. (2024). O’ZBEKISTON RESPUBLIKASIDA BIG
DATA NI RIVOJLANISH TENDENSIYALARI. TA’LIM, TARBIYA VA
INNOVATSIYALAR JURNALI, 1(1), 147-151.
18.
Karimberdiyevich, O. M., & Abdulaziz o‘g‘li, Y. M. (2024). ICHKI
MUAMMOLARNI TUSHUNISH. TA’LIM, TARBIYA VA INNOVATSIYALAR
JURNALI, 1(1), 98-104.
19.
Karimberdiyevich, O. M., Abdulaziz o‘g‘li, Y. M., & Hokimjon o’g, I. M. R.
(2024). EVALUTSION DASTURLASH. GENETIK ALGORITM. YANGI O
‘ZBEKISTON, YANGI TADQIQOTLAR JURNALI, 1(4), 519-522.
20.
"Optimizing Compilers for Modern Architectures"
21.
"High Performance Browser Networking"
22.
"Performance Optimization Techniques in C# and .NET"
23.
"Computer Systems: A Programmer’s Perspective"
24.
"Modern Compiler Implementation in C / Java / ML"
25.
"Software Optimization Guide"
(Intel Developer Manual)
