WebAssembly を理解する

WebAssembly (WASM) は、プログラミング言語(yǔ)の移植可能なコンパイル ターゲットとして設(shè)計(jì)された低レベルのバイナリ命令形式です。電子商取引 Web サイト開(kāi)発サービス (https://expert-soft.com/services/ecommerce-web-development/) を求める企業(yè)にとって、WASM は強(qiáng)力な技術(shù)機(jī)能を提供します。コードのユニバーサル トランスレーターのようなものと考えてください。これにより、開(kāi)発者は Web ブラウザー上でネイティブに近い速度で高性能アプリケーションを?qū)g行できるようになります。これは伝統(tǒng)的な意味でのプログラミング言語(yǔ)ではなく、さまざまなプログラミング言語(yǔ)と Web 環(huán)境の間のギャップを埋めるコンパクトで効率的な形式です。

WASM の仕組み

WebAssembly の Web プログラミングに対する革新的なアプローチを理解するには、その基本原理と動(dòng)作メカニズムを理解することが不可欠です。この革新的なテクノロジーは Web 開(kāi)発における大きな飛躍を表し、前例のないパフォーマンスとクロスプラットフォーム互換性を提供します。

WebAssembly は、Web 環(huán)境で複雑な計(jì)算タスクを?qū)g行する方法を根本的に変革します。開(kāi)発者が複數(shù)の高級(jí)プログラミング言語(yǔ)のコードを超効率的なバイナリ形式にコンパイルできるようにすることで、高度なアプリケーションを Web ブラウザーで直接、驚くべき速度と効率で実行できるユニバーサル実行プラットフォームを作成します。

WebAssembly が登場(chǎng)する前は、JavaScript が Web ブラウザーでサポートされる唯一のプログラミング言語(yǔ)でした。ただし、WASM は JavaScript を置き換えることを目的としたものではなく、むしろその機(jī)能を強(qiáng)化することを目的としています。このテクノロジーは、ビデオ編集、ゲーム開(kāi)発、複雑な設(shè)計(jì)アプリケーションなど、計(jì)算量が多いシナリオにおける JavaScript のパフォーマンス制限に特に対処します。

WebAssembly 実行モデル: 詳細(xì)な內(nèi)訳

- コンパイル プロセス。
開(kāi)発者は、C、Rust、またはその他の互換性のある高級(jí)プログラミング言語(yǔ)などの言語(yǔ)でコードを記述することから始めます。 Emscripten などの特殊な WASM コンパイラを使用して、このソース コードをコンパクトで高度に最適化されたバイトコードに変換します。このバイトコードは、高レベルのプログラミング構(gòu)造とマシン実行可能命令の間のギャップを埋める中間形式を表します。

- モジュールのロードと実行。
Web ページに WebAssembly モジュールが組み込まれている場(chǎng)合、ブラウザは高度な読み込みメカニズムを開(kāi)始します。 WASM エンジンは、コンパイルされたモジュールを取得し、そのバイトコードを、基礎(chǔ)となるハードウェア アーキテクチャによって直接実行できるネイティブ マシン コードに動(dòng)的に変換します。

- ジャストインタイム (JIT) コンパイル。
技術(shù) WebAssembly は、コード実行をリアルタイムで最適化するインテリジェントなジャストインタイム コンパイル戦略を採(cǎi)用しています。 WASM は、必要なときに正確にコードをコンパイルし、特定のデバイスとプラットフォームに合わせてコンパイルを調(diào)整することにより、ネイティブに近いパフォーマンス レベルを達(dá)成します。このアプローチにより、複雑な Web ベースのゲームやマルチメディア ツールなど、リソースを大量に消費(fèi)するアプリケーションに非常に適しています。

WebAssembly の主要なアーキテクチャ コンポーネント

- モジュール: コンパイルの基礎(chǔ)
WASM モジュールは、ブラウザによって実行される実行可能なマシン コードへのコンパイルされたバイナリ変換を表します。ステートレスな性質(zhì)を特徴としており、Blob オブジェクトと顕著な類(lèi)似點(diǎn)を共有しており、postMessage() を通じてさまざまなウィンドウや Web ワーカー間で明示的に共有できるようになります。 ECMAScript モジュールと同様に、WebAssembly モジュールは堅(jiān)牢なインポートおよびエクスポート メカニズムを備えており、シームレスな統(tǒng)合とモジュール式コード設(shè)計(jì)を容易にします。

- メモリ: 動(dòng)的バイト管理
WebAssembly のメモリは、動(dòng)的にサイズ変更可能な ArrayBuffer として機(jī)能し、線形バイト配列として機(jī)能します。この低レベルのメモリ アクセス メカニズムにより、WebAssembly は特殊な命令を通じてバイトの読み書(shū)きが可能になり、メモリ管理とデータ操作に対する前例のない制御が可能になります。

- テーブル: 參照管理
テーブルは、メモリに生のバイトとして直接保存できない參照を保存するために特別に設(shè)計(jì)された、洗練されたサイズ変更可能な型付き配列を表します。このアーキテクチャ設(shè)計(jì)により、安全性と移植性が強(qiáng)化され、メモリの直接操作に固有の潛在的なセキュリティ脆弱性が防止されます。

- インスタンス: ランタイム実行コンテキスト
インスタンスは、モジュールとその包括的な実行時(shí)狀態(tài)の融合から生成されます。これには、関連するメモリ、テーブル、およびインポートされた値のセットが含まれます。概念的には、インスタンスは、事前定義されたインポートのセットを使用して特定のグローバル コンテキストにロードされた ECMAScript モジュールをミラーリングし、完全な実行可能環(huán)境を作成します。

スタックマシンの仕組み
WebAssembly は、中核としてスタック マシンとして動(dòng)作し、高度な命令セット アーキテクチャ (ISA) を?qū)g裝します。この設(shè)計(jì)により、ループ管理、算術(shù)演算、メモリ アクセス メカニズムなどの計(jì)算プロセスの正確な制御が可能になります。スタック マシン パラダイムは、さまざまなハードウェア環(huán)境にわたって複雑な計(jì)算タスクを?qū)g行するための標(biāo)準(zhǔn)化された効率的な方法を提供し、一貫したパフォーマンスと予測(cè)可能な動(dòng)作を保証します。

WebAssembly の使用例

ウェブブラウザ
最新の Web ブラウザは WASM を採(cǎi)用しており、より複雑でパフォーマンス重視の Web アプリケーションが可能になっています。高度な寫(xiě)真エディターから洗練されたデータ視覚化ツールまで、WebAssembly は Web ブラウザーでできることの限界を押し広げています。
より具體的な例:

1.高度な寫(xiě)真編集
従來(lái)、寫(xiě)真編集には Photoshop などのデスクトップ アプリケーションが必要でした。 WebAssembly を使用すると、複雑な畫(huà)像処理をブラウザ內(nèi)で直接実行できるようになります。例:

• リアルタイム畫(huà)像フィルター
• ピクセルレベルの操作
• 高度な色補(bǔ)正 複雑な畫(huà)像の圧縮と解凍 重要な動(dòng)きとして、業(yè)界をリードする畫(huà)像編集ソフトウェアである Adob??e Photoshop は、WebAssembly の採(cǎi)用により Web への適用範(fàn)囲を拡大しました。

2.データの視覚化
WASM は、信じられないほど複雑なデータ視覚化ツールを可能にします:

• インタラクティブな 3D データ モデル
• リアルタイムのデータ処理とレンダリング
• 複雑な科學(xué)的および財(cái)務(wù)的な視覚化
• 機(jī)械學(xué)習(xí)を活用したデータの洞察 例としては、Tableau や D3.js などのツールが挙げられ、これまでにない速度と対話(huà)性で大規(guī)模なデータセットを処理できるようになりました。

ゲーム開(kāi)発
ゲーム業(yè)界は WebAssembly をいち早く採(cǎi)用してきました。複雑なゲーム エンジンをパフォーマンスの損失を最小限に抑えて Web プラットフォームに移植できるようになり、ハイエンドのゲーム エクスペリエンスを Web ブラウザに直接提供できます。大規(guī)模なアプリケーションをダウンロードせずに、コンソール品質(zhì)のゲームをプレイできることを想像してみてください!
実際の例には次のようなものがあります:

• Doom 3 がブラウザに移植されました
• WebAssembly を使用した Unity の WebGL エクスポート

科學(xué)技術(shù)コンピューティング
激しい數(shù)値計(jì)算を必要とする科學(xué)的および計(jì)算的タスクには、WebAssembly が理想的なソリューションを提供します。複雑な數(shù)學(xué)モデル、シミュレーション ソフトウェア、データ分析ツールを Web 環(huán)境で効率的に実行できるようになりました。
実用的な例:

• ブラウザーでの MATLAB のような計(jì)算環(huán)境
• WebAssembly を利用した計(jì)算を備えた Jupyter Notebook
• クライアント側(cè)で実行される複雑な物理シミュレーション
• サーバー側(cè)の処理を行わない機(jī)械學(xué)習(xí)モデルの予測(cè)。

以上がWebAssembly とは何ですか?何に使用されますか?の詳細(xì)內(nèi)容です。詳細(xì)については、PHP 中國(guó)語(yǔ) Web サイトの他の関連記事を參照してください。