NEXT 1/2007 - Układanie kodu

Dzięki odpowiedniemu dopasowaniu sposobu programowania do architektury procesora można znacznie przyspieszyć działanie tworzonej aplikacji. Jest to jednak bardzo pracochłonne zadanie. Sprawdźmy, czy rzeczywiście jest to takie trudne, i oszacujmy, ile możemy zyskać.

Aby napisać dobry program, nie musisz analizować czasu każdego przesyłania danych i konieczności wykonywania każdej operacji. Często łatwiej i efektywniej jest sięgnąć po jedno z narzędzi typu RAD, które wspomagają budowanie aplikacji poprzez udostępnienie gotowych klocków. Wystarczy wybrać odpowiednie obiekty, powiązać je właściwymi relacjami i voilà... Program gra i mruga światełkami.

Jednak każda poważniejsza aplikacja, która ma przyspieszyć pracę człowieka bądź zapewnić mu nieco rozrywki, zawiera fragmenty kodu, których wykonanie trwa zbyt długo. Zgodnie z doświadczeniem programistów 90 proc. czasu działania aplikacji tracone jest w 10 proc. jej kodu. Dlatego odszukanie i zmodyfikowanie tych newralgicznych miejsc jest najważniejsze dla uzyskania szybciej działających aplikacji. W takim przypadku należy sięgnąć po jedno z narzędzi do optymalizacji, np. AMD CodeAnalyst Performance Analyzer lub Intel VTune Performance Analyzer. Pozwalają one odnaleźć zbyt powolne funkcje i podpowiadają, jakie modyfikacje wprowadzić, aby uzyskać sprawniejsze działanie. Po wyszukaniu takich miejsc należy zastanowić się, z których technik optymalizacji można w danym przypadku skorzystać.

Uproszczone algorytmy

Aplikacji napisanej w języku niskiego poziomu (C, C++ czy Assembler) przy przenoszeniu z 32- do 64-bitowego środowiska nie wystarczy przekompilować, aby uzyskać optymalne rezultaty. Przeanalizujmy przykład, w którym mnożymy przez siebie dwie 64-bitowe liczby całkowite.

Jeśli korzystamy z rejestrów 32-bitowych, to musimy wykonać poniższą procedurę.

; Na wejściu:
; [ESP+8]:[ESP+4] - mnożna
; [ESP+16]:[ESP+12] - mnożnik
; Na wyjściu:
; EDX:EAX =
; (mnożna * mnożnik) % 264
; Modyfikuje:
; EAX, ECX, EDX, EFlags
llmul PROC
mov edx, [esp+8] ; mnożna_hi
mov ecx, [esp+16]
; mnożnik_hi
or edx, ecx
; czy jeden z operandów >= 232
mov edx, [esp+12]
; mnożnik_lo
mov eax, [esp+4] ; mnożna_lo
jnz twomul
; Potrzebne dwa mnożenia.
mul edx
; mnożna_lo * mnożnik_lo
ret
; Zakończone, powrót do
; wywołującego.
twomul:
imul edx, [esp+8]
; p3_lo = mnożna_hi * mnożnik_lo
imul ecx, eax
; p2_lo = mnożnik_hi * mnożna_lo
add ecx, edx
; p2_lo + p3_lo
mul dword ptr [esp+12]
; p1 = mnożna_lo * mnożnik_lo
add edx, ecx
; p1 + p2_lo + p3_lo
; - wynik w EDX:EAX
ret
; Zakończone, powrót do
; wywołującego.
llmul ENDP

W efekcie wcześniejsza część wyniku zostanie zwrócona w parze rejestrów EDX:EAX. Korzystając z 64-bitowych rejestrów, cała operacja wymaga jedynie poniższego kodu:

; Mnożenie RAX przez RBX
; 128-bitowy wynik otrzymamy
; w parze RDX:RAX.

imul rbx

Całe mnożenie odbywa się z wykorzystaniem pojedynczej instrukcji. Dodatkowo nie występują tu instrukcje skoków warunkowych, które utrudniają równoległe wykonywanie kodu programu. W przypadku kodu wykonanego na platformie 64-bitowej działanie programu jest szybsze prawie 4-krotnie w porównaniu z wykonaniem kodu na platformie 32-bitowej.

Ocena:    (aby ocenić, musisz się zalogować w serwisie)

 del.icio.us |  Wykop mnie |  Digg this story |  dodajdo.com

• Kształcenie w niższej cenie »
  licencje edukacyjne
• Zwolnij, aby przyspieszyć »
  konfiguracja procesora w systemie Windows Vista
• Sztuka programowania »
  środowisko Visual Studio 2008
• Napisz odtwarzacz mp3 »
  tworzenie programów za pomocą AIR
• Szybszy przenośny »
  wymiana dysku twardego w komputerze przenośnym