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JavaVMとかPhalanger(.netのVM言語な JVMにもQuercusというのがある)とか置いといて
HipHopVMの話から追ったほうが納得しやすいかも。
http://www.infoq.com/jp/news/2012/12/Facebook-HHVM-JIT

経緯追うとこんなあらすじだったと思う。
・既存のphpについて、本番環境の実行速度を上げてサーバ台数減らすのに、php2c++のトランスレータコンパイラを開発して導入。
（APCとあまり速度変わらないようにみえた）
・開発環境では、全部毎回コンパイルしてると時間がかかるし、既存のphpと完全互換ではないので、互換性が保証されるインタプリタを開発して、開発環境に導入。だいぶ遅い！
（普通に本番も開発もAPC付きのphpでいいんじゃね？）
・インタプリタの代わりになる、ある程度互換性のあるJIT付きのVMを作り始める。
（APC(ry
・VMを開発環境に導入
（APC(ry
・パーサ使って型チェッカーを作り利用し始める。
（そいつはありがてぇ）
・コンパイラより速くなったVMを本番環境に導入。
（v8みたいに型推論してきた？
・VM言語としてtypescriptみたいなdependent typingがあるphp風言語hack作った。
（やべえ！）