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解读《深入理解计算机系统 (CSAPP)》第 5 章优化程序性能

  • 2022 年 7 月 08 日
  • 本文字数:919 字

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前言:📫 作者简介:小明java问道之路,专注于研究计算机底层,就职于金融公司后端高级工程师,擅长交易领域的高安全/可用/并发/性能的设计和架构📫 

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本文导读:本章中,我们了解程序优化涉及的范围,比如撰写<编译器友好型>以及<缓存友好型>的程序,针对不同的目标硬件平台还可能进行特定的优化等等,优化的难点在于你需要对系统有充分理解,那么如何优化是本章讨论的重点。影响程序的性能的四个方面:

GCC(编译器编译)实现的时候做了两层的中间码,分别是 GIMPLE 中间码RTL 中间码。代码生成阶段要考虑对应的指令集架构的寄存器使用,以及考虑流水线的调度。


重点解读:如何优化程序性能

一、编写一个高效程序需要做到:

(一)Select appropriate algorithms and data structures(选择合适的算法和数据结构);(二)Capabilities and Limitations of Optimizing Compilers(编译器的能力和局限性);(三)Exploiting Parallelism (探索并行化)

二、编写一个高效的程序有哪些方法

主要有:

一、消除循环的低效率;

二、减少过程调用;

三、消除不必要的内存引用;

四、提高并行性(计算吞吐量的界限);

五、写读相关可能会对指令产生影响(理解内存性能);

六、利用处理器的微体系结构优化(现代处理器指令并行,分为 Instruction Control Unit(指令控制单元,负责从内存读取指令序列->执行译码等)、Execution Unit(执行单元)两部分),下图为一个乱序的处理器的架构图,指令控制单元负责从内存中读取指令,并产生一系列基本操作,然后执行单元完成这些操作,以及指出分支预测(投机执行)是否正确。 上面的模块为指令控制单元,下面的模块为执行单元)

七、循环展开(通过增加每次迭代计算的元素数量(每次循环做最多的事),减少循环次数。可以理解为 1.迭代时精准控制循环边界和循环做的事情、2.空间换时间(提前计算某些数据),例如: x * (a[i] * a[i+1])  不需要等待前面指令执行(指令级并行,数据冒险)); 


小结:程序员写的代码中的算法和数据结构更需要关心,对于处理器需要知道关于操作、容量、延迟和功能单元发射时间的信息,基本可以预估程序性能。

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还未添加个人签名 2020.03.20 加入

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