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使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化 使用Vtune 进行代码优化 和性能调节 计算机科学与技术学院 2011年秋 张文哲 Ver. 1.0 第1张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化前言 为什么会有这个课程? 随着高端处理的出现,处理能力低的并且内存小的计算机变 得过时了。
即使升级硬件也不能大幅度提高性能。
因此,代 码调优已成为获得应用最佳性能的有效方法。
代码调优涉及优化目标平台上可用资源的利用、源代码、或 算法。
它涉及用 Profiler 来分析代码、使用性能分析器/监视 器来分析资源的使用。
本课程研究影响应用性能的不同因素和方面。
它涉及如何使 用工具来改进应用性能。
本课程的目标、预期的结果 Ver. 1.0 第2张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化前言 教学资源共享 ftp://cs:cs192.168.128.22 本课程的学习方式 认真听课 多看书 勤练习 多思考 本课程的考核方式 平时成绩 期末大作业 Ver. 1.0 第3张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化目标 在本章中,将学习: 第1节 应用程序优化的必要性 第2节 应用程序优化过程 第3节 性能优化的常用工具 Ver. 1.0 第4张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化第1节 应用程序优化的必要性 应用程序的性能依赖于: 源代码 算法 编译器 计算机架构和网络 应用程序优化是在给定硬件和网络资源的限制内获取应用程 序最佳性能的过程。
通过有效地使用可用资源,可提高应用程序的性能。
应用程序优化的目标: 提高应用程序性能 使响应时间更短 能有效地使用系统资源 Ver. 1.0 第5张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化如何优化 应用程序通常有几类: 客户机/服务器应用程序 数据库依赖应用程序 科学应用程序 线程应用程序 Ver. 1.0 第6张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化如何优化(续) 客户机/服务器应用程序: 终端用户的执行时间 应用程序的速度变慢是因为各种因素影响了性能,如客户端和 服务器端的执行速度连接的速度等。
选择优化时需考虑以下几点: 确定降低性能的主要因素 选择优化性能的恰当方法 Ver. 1.0 第7张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化如何优化(续) 依赖于数据库的应用程序: 由于执行数据库事务需要大量时间而使应用程序速度变慢 在大容量的数据库中搜索和排序记录的时间很长。
选择优化时需考虑以下几点: 每个事务激发触发器的次数。
应用程序访问数据库的次数。
应用程序一次访存以进行处理的记录数 Ver. 1.0 第8张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化如何优化(续) 科学应用程序: 用于实时系统,如天气预报、飞机发动机自动操作和无线电发 电。
它们多数担负着关键任务并且都涉及许多复杂计算。
选择优化时需考虑以下几点: 算法设计 编译器 操作系统 处理器架构 Ver. 1.0 第9张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化如何优化(续) 线程应用程序: 可用于长时间处理和内存读入和写出操作。
通过确定为应用程序创建的最佳线程数目来进行优化。
所创建的线程数目还依赖于处理多线程的处理器和操作系统的能力 。
Ver. 1.0 第10张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化调优应用程序性能 应用程序的性能取决于计算机架构、应用程序的设计和系统 资源。
因此,应在三个级别上分析应用程序性能: 系统级别 最高级别的优化 应用程序级别 中间级别的优化 微架构级别 最低级别的优化 Ver. 1.0 第11张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化调优应用程序性能(续) 优化级别 优化目标 侧重区域 性能改进级别 系统级别 改进应用程序与系统 网络问题 提高三倍 的交互 磁盘性能 内存使用 应用程序级别 改进算法 数据结构 提高两倍 函数调用顺序 线程算法 微架构级别 改进应用程序与处理 缓存中的数据可用性 提高 1.1-1.5 倍 器的交互 缓存中的代码可用性 数据对齐 Ver. 1.0 第12张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化小问题 什么是线程应用程序? 应用程序的性能取决于哪些因素? 答案: 设计为通过使用多线程来充分利用处理器的应用程序称为线程 应用程序。
应用程序的性能取决于计算机架构、应用程序的设计和系统资 源。
Ver. 1.0 第13张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化第2节 应用程序优化的过程 优化时需要 收集数据、分析数据、确定性能问题,明确优化目标 遵循适当的优化方法,输出结果 当完成期望级别的优化时应停止此过程。
Ver. 1.0 第14张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化应用程序如何优化 性能优化过程是一种循环周期,它包含以下5阶段: 收集性能数据 分析数据并确定性能问题 生成解决问题的备选方法 实现改进 测试改进并判断 Ver. 1.0 第15张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化应用程序优化过程续 Start Here Gather Performance Data If the desired level of optimization is not achieved. If the desired level of optimization is achieved. Analyze Data Test Results Stop and Identify Issues Implement Generate Alternatives Enhancements to Resolve Issues Ver. 1.0 第16张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化应用程序优化过程续 收集以下与性能相关的数据: 处理器利用率 内存利用率 执行时间 要收集性能相关数据,您可以: 使用计时函数来计算执行时间 使用秒表功能来测量执行时间 使用性能分析工具 Ver. 1.0 第17张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化应用程序优化过程续 分析性能相关数据以确定: 热点 瓶颈 瓶颈可以是: 输入/输出 I/O 操作访问内存以读/写数 据。
内存操作 因此,I/O操作的速度受到内存速度的 内存对齐 限制。
浮点运算 访问数据的时间取决于对象和变量驻留 在内存中的方式。
这称为内存对齐。
系统调用 浮点运算既消耗空间又消耗时间。
这增加了时间和空间复杂度 系统调用包括对磁盘、设备、和操作系 统的输入/输出操作 当资源不可用时,处理器必须等待,这 会引起瓶颈。
Ver. 1.0 第18张共24张使用照管安装来安装 Windows XP Professional第一章 了解应用程序优化应用程序优化过程续 解决问题的备选方法有: 优化内存操作 优化浮点运算 优化系统调用 如果您仅需要操作系统提供的服务的一小部分,则可以构 建自定义例程。
这样做比加载操作系统提供的较大的例程更加高效。
必须尽可能减少浮点运算总数。
必须在执行指令之前将数据加载到内存中,从而使进程无 需等待数据。
如果在应用程序中多次使用浮点运算,则优化浮点运算可
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