ВКР: Теоретический анализ и разработка методик оценки достоверности информации, получаемой современными профайлерами

Содержание

Содержание............................................................................................... 3

Вступление................................................................................................ 6

1. Обзор..................................................................................................... 8

1.1. Определение профайлера.................................................................................................. 8

1.2. История профайлера........................................................................................................ 10

1.3. Многообразие профайлеров............................................................................................ 11

1.4. Современные профайлеры.............................................................................................. 12

1.5. Принципы работы современных профайлеров............................................................. 13

1.5.1. Семплирование............................................................................................................. 13

1.5.2. Инструментирование..................................................................................................... 14

1.6. Обзор современных профайлеров.................................................................................. 15

1.6.1. Intel VTune performance analyzer.................................................................................... 15

1.6.1.1. Описание.................................................................................................................... 15

1.6.1.2. Принцип работы......................................................................................................... 16

1.6.2. AMD CodeAnalyst.......................................................................................................... 18

1.6.3. AQTime......................................................................................................................... 19

1.6.4. Метод подсчета инструкций.......................................................................................... 19

1.7. Используемые единицы измерений............................................................................... 20

2. Постановка задачи.............................................................................. 22

3. Описание разработанного инструмента.............................................. 23

3.1. Курсовая работа............................................................................................................... 23

3.1.1. Идея метода подсчета инструкций................................................................................ 23

3.1.2. Инициализация.............................................................................................................. 24

3.1.3. Исполнение................................................................................................................... 25

3.2. Дальнейшая разработка................................................................................................... 26

3.2.1. Временные оценки для отдельных инструкций............................................................. 26

3.2.2. Расширен набор обрабатываемых инструкций.............................................................. 27

3.2.3. Внедрение и профайлинг............................................................................................... 27

3.2.4. Подсчет времени работы приложения........................................................................... 28

4. Анализ................................................................................................. 29

4.1. Проблемы измерений....................................................................................................... 29

4.2. Причины погрешностей и особенностей в измерениях............................................... 30

3

4.3. Задачи, с которыми работает профайлер....................................................................... 31

5. Тестирование....................................................................................... 32

5.1. Перечень проводимых экспериментов.......................................................................... 32

5.2. Область применимости.................................................................................................... 32

5.2.1. Результат....................................................................................................................... 32

5.2.2. Комментарии к результатам.......................................................................................... 32

5.3. Порядок проведения экспериментов.............................................................................. 33

5.3.1. Автоматизация тестирования........................................................................................ 34

5.4. Единые единицы измерений........................................................................................... 35

5.4.1. AMD CodeAnalyst. Timer Samples в миллисекунды....................................................... 35

5.4.2. Intel VTune. Unhalted cycles в миллисекунды................................................................ 35

5.4.3. Калибровка метода подсчета инструкций..................................................................... 36

5.5. Эксперимент “Использование оперативной памяти”................................................... 36

5.5.1. Использование ”нагрузки”............................................................................................ 37

5.5.2. Минимальное использование оперативной памяти....................................................... 37

5.5.3. Активное использование оперативной памяти.............................................................. 37

5.5.4. Использование оперативной памяти с частыми промахами кеша................................. 38

5.6. Эксперимент “Предсказания ветвлений”...................................................................... 38

5.6.1. Эксперимент “Вариация длины цикла”......................................................................... 38

5.6.2. Эксперимент “Периодически выполняемые операции”................................................ 39

5.7. Эксперимент “Потеря контекста”.................................................................................. 39

5.8. Эксперимент “Выравнивание данных”.......................................................................... 39

5.9. Эксперимент “Вызовы процедур”.................................................................................. 40

6. Результаты.......................................................................................... 41

6.1. Комментарии к результатам тестирования.................................................................... 41

6.1.1. Эксперимент “Использование оперативной памяти”.................................................... 41

6.1.2. Эксперимент “Предсказания ветвлений”....................................................................... 41

6.1.3. Эксперимент “Потеря контекста”.................................................................................. 42

6.1.4. Эксперимент “Выравнивание данных”.......................................................................... 42

6.1.5. Эксперимент “Вызовы процедур”................................................................................. 43

6.2. Современные методы профайлинга............................................................................... 43

6.2.1. Выявленные ошибки..................................................................................................... 43

6.2.2. Выявленные недостатки................................................................................................ 43

6.2.3. Сравнение профайлеров между собой........................................................................... 44

6.2.4. Проблемы, возникшие при тестировании...................................................................... 44

4

6.3. Преимущества метода подсчета инструкций................................................................ 45

6.4. Рекомендации по использованию профайлеров........................................................... 46

7. Выводы............................................................................................... 48

8. Заключение......................................................................................... 49

9. Глоссарий............................................................................................ 51

10. Литература........................................................................................ 52

Приложение............................................................................................ 56

Приложение 1. “Минимальное использование оперативной памяти”.............................. 56

Приложение 2. “Активное использование оперативной памяти”...................................... 57

Приложение 3. “Использование оперативной памяти с частыми промахами кеша”....... 58

Приложение 4. “Вариация длины цикла”............................................................................. 60

Приложение 5. “Периодически выполняемые операции”.................................................. 61

Приложение 6. “Вынужденная потеря контекста”.............................................................. 62

Приложение 7. “Выравнивание данных”.............................................................................. 63

Приложение 8. “Вызовы процедур”...................................................................................... 64

Приложение 9. “Результаты тестирования”......................................................................... 65





































5

Вступление

• этой работе будут рассматриваться, тестироваться и анализироваться современные инструменты профайлинга приложений.

Данная работа является продолжением работы [40], в которой

предпринималась попытка разработать альтернативный метод тестирования производительности программ.

• настоящее время можно наблюдать повышение интереса к производительности программ. Из-за того, что предельная тактовая частота процессора почти достигнута и совершенствование процессора совершается путем внедрения новых технологий оптимизации исполнения

• простым экстенсивным путем, много внимания уделяется эффективности исполнения программы. Поэтому профайлеры и другие инструменты оптимизации приложений становятся все более и более востребованными. Очень важно уметь классифицировать и сравнивать их между собой.

Главе 1 “Обзор” будет приведен исторический обзор этапов развития средств профайлинга, обзор на