Главная » Просмотр файлов » К. Касперски - Техника оптимизации программ, Эффективное использование памяти

К. Касперски - Техника оптимизации программ, Эффективное использование памяти (1127752), страница 29

Файл №1127752 К. Касперски - Техника оптимизации программ, Эффективное использование памяти (К. Касперски - Техника оптимизации программ, Эффективное использование памяти) 29 страницаК. Касперски - Техника оптимизации программ, Эффективное использование памяти (1127752) страница 292019-05-11СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Вопреки возможным опасениям читателей, предложенные автором приемы оптимизации аппаратно независимы и успешно работают на любой платформе под любой операционной системой. Вообше-то, в каком-то высшем смысле, все обстоит не совсем так, и выигрыш в производительности достигается исключительно за счет учета конкретных конструктивных особенностей конкретной аппаратуры, — бесплатного хлеба, увы, не бывает. Тем не менее, на счет переносимости автор не так уж и наврал, — подавляющее большинство современных систем построено на базе РКАМ и принципы работы с различными моделями динамической памяти достаточно схожи. Оперативная память Во всяком случае в ближайшие несколько лет никаких революций в этой области ожидать не приходится.

Что же касается 01Ж- и КатЬиз РВАМ-памяти, то техника оптимизации под нее придерживается полной преемственности и дает весьма значительный прирост производительности, намного больший, чем в случае с "обычной" 80АМ. Нужно ли лучшее подтверждение переносимости предложенных алгоритмов? Вг!е$ Ниже приведен краткий перечень ключевых рекомендаций, в наибольшей степени определяющих скорость обмена с памятью.

В соответствующих разделах каждый из этих пунктов будет рассмотрен во всех подробностях. Итак, перечислим основные рекомендации по оптимизции работы с памятью: П разворачивайте циклы, читающие память; П устраняйте зависимости по данным; П отправляйте контроллеру памяти несколько запросов одновременно; П запрашивайте данные на чтение с шагом не меньшим 32 байт; 0 группируйте операции чтения памяти с операциями записи; 0 используйте все страницы, к которым обращаетесь, целиком; П обрабатывайте данные с шагом, исключающим попадание на ту же самую страницу; 0 виртуализуйте потоки данных; 0 обрабатывайте данные двойными словами; 0 выравнивайте адреса источников данных; 0 комбинируйте вычисления с доступом к памяти; 0 обращайтесь к памяти только тогда, когда это действительно необходимо; 0 никогда не оптимизируйте программу на отдельно взятой машине.

Разворачивание циклов Разворачивание циклов — простой и весьма эффективный способ оптимизации. Конвейерные микропроцессоры крайне "болезненно" реагируют на ветвления, значительно уменьшая скорость выполнения программ (а цикл как раз и представляет собой одну из разновидностей ветвления). Образно говоря, процессор — это гонщик, мчащийся по трассе (программному коду) и сбрасывающий газ на каждом повороте (ветвлении).

Чем меньше поворотов содержит трасса (и чем протяженнее участки беспрепятственной прямой), — тем меньше времени требуется на ее прохождение. Глава л бог(а = Оу а < бббу атт) х+=р(а1у С точки зрения процессора, этот цикл представляет собой сплошной ухаб, не содержащий ни одного мало-мальски протяженного прямого участка. Разворот цикла позволяет частично смягчить ситуацию. Чтобы уменьшить количество поворотов вдвое, следует реорганизовать цикл так, как показано в листинге 2.3. ' вВ-. - 4'М, %~~"„." ,.:,рй, =уя4(в Гог(а = Оу а < бббу а+=2) (// обратите вниьвние "" с разверткой цикла // мн соответственно увеличиваем и наг х+=р(а]у х+ р[а + 1]у // лродублированное тело цикла /* """ корректируеи вначеуе<е счетчика ухо<на */ Разворот цикла в четыре раза будет еше эффективнее, но непосрелственно этого не сделать, ведь количество итераций цикла не кратно четырем: 666 на 4 нацело не делится! Один из возможных путей решения: округлить количество итераций до величины, кратной четырем (или, в более общем случае, — кратности разворота цикла), а оставшиеся итерации поместить за концом цикла.

Оптимизированный код может выглядеть, например, так (листинг 2.4): бог(а = Оу а < 664) а+=4) ( // округлвеи """ колнчеонуо итераций до наличник, // кратной чемнрем хт=р(а]у х~=р(а + 11) // четнрехдн // дублируем Техника разворачивания циклов, в общем случае, сводится к уменьшению количества итераций за счет дублирования тела цикла соответствуюшее чис- ло раз. Рассмотрим цикл, приведенный в листинге 2.2. Оперативная память )33 хт=р(а + 2] ~ // тело ха=р(а + 3]; // никла ) х~ р(а); // оставвиеся две итерации добввляеи в конец х~ р[а + 1]1 // цикла Хорошо, а как быть, если количество итераций на стадии компиляции еще неизвестно? (То есть количество итераций — переменная, а не константа.) В этой ситуации разумнее всего прибегнуть к битовым операциям (листинг 2.5).

т зътц(гяь '.Ф Гот(а = 0; а < (Н в 3); а += К) ( // окрутлвеи """ количество итераций до величинн, // кратной степени равворота х+=р (а]; х+=р(а + 1]; хе=р(а + 2)) х+=р(а + 3]; // оставвиесн итеривв< добавляем в конец цикла Гот(а = (М В "3))( а < Ю а++) х+=р(а) Как нетрудно догадаться, выражение (н в -з) и осуществляет округление количества итераций до величины, кратной четырем. А почему, собственно, четырем? Как вообще зависит скорость выполнения цикла от глубины его развертки? Что ж, давайте поставим эксперимент! Несколько забегая вперед, отметим, что эффективность оптимизации зависит не только от глубины развертки цикла, но и от рода обработки данных.

Поэтому циклы, читающие память, и циклы, записывающие в память, должны тестироваться отдельно. Вот с чтения памяти мы, пожалуй, и начнем (Полный исходный текст программы читатель найдет в файле Кзгс'()2).гпеп)огуКцпгой.геа((.с, который находится на прилагаемом компакт-диске.) неоптииивированння вариант (чтение) 534 Глава 2 гог (а Ог а < ВЬССК Б(ваг а т вагеос(гпв) ) х += *(зпе *) ((зпв)р + а): разворот на четыре итеравии (чтение) гог (а = Ог а < ВЬОСК Зтакг а += 4*еегеог(ьпе)) х + * Гене *) ((Зпо) р + а х т= *(Зпв ")((ьпв) р + а х += "(ьпе *) ((зпв) р + а х + *(гпв *)((гпв)р + а т 1*ззгеог(зим): + 2**ьгеог(апп))г + 3*аггеог(р Ь)): Что ж, результаты тестирования нас не разочаровали! Оказывается, глуйокан развертка цикла сокрагцает время его выполнения более чем в два раза.

Впрочем, здесь главное — "не переборщить"! (Скупой, как хорошо известно, платит дважды). Чрезмерная глубина развертки ведет к катастрофическому увеличению размеров цикла и совершенно не оправдывает привносимый ей выигрыш. Шестидесятичетырехкратное дублирование тела цикла смотрится довольно-таки жутковато. Хуже того — такой монстр может просто не влезть в кэш, что вызовет просто обвальное падение производительности! Целесообразнее всего, как следует из диаграммы (рис. 2.!3), разворачивать цикл в восемь или шестнадцать раз. Дальнейшее увеличение степени развертки практически не добавляет производительности. С записью же картина совсем другая (рис.

2.14). Поскольку тестовая программа мало чем отличается от предыдущей, ради экономии места она опускается. На Р-П1/1815ЕР время выполнения цикла, записывающего в память, вообше не зависит от глубины развертки. Ну, практически не зависит. Развернутый цикл выполняется на 2% медленнее за счет потери компактности кода.

Впрочем, этой величиной можно и пренебречь. Для увеличения эффективности выполнения программы процессором А())!оп следует развернуть записываюший цикл в шестнадцать раз. Это практически на четверть повысит его быстродействие! Что же касается смешанных циклов, обрашаюшихся к памяти и на запись, и на чтение одновременно, то их также рекомендуется разворачивать в восемь-шестнадцать раз (см.

также равд. 'Труппировка операций чтения с операциями записи' этой главы). Оперативная память 135 Рис. 2.13. Эффективность разворачивания циклов, читающих память. Видно, что время выполнения цикла резко уменьшается с его глубиной Рис. 2.14. Эффективность разворачивания циклов, записывающих в память. Время выполнения цикла практически не зависит от глубины развертки и лишь на АМО А!пшп шестнадцатикратная развертка несколько увеличивает его производительность гзе Глава й Разворот циклов средствами макроассемблера Отметим одно печальное обстоятельство.

Характеристики

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее