程序速度优化案例分析.ppt

上传人:王** 文档编号:185139 上传时间:2023-04-02 格式:PPT 页数:31 大小:639.50KB
下载 相关 举报
程序速度优化案例分析.ppt_第1页
第1页 / 共31页
程序速度优化案例分析.ppt_第2页
第2页 / 共31页
程序速度优化案例分析.ppt_第3页
第3页 / 共31页
程序速度优化案例分析.ppt_第4页
第4页 / 共31页
程序速度优化案例分析.ppt_第5页
第5页 / 共31页
程序速度优化案例分析.ppt_第6页
第6页 / 共31页
程序速度优化案例分析.ppt_第7页
第7页 / 共31页
程序速度优化案例分析.ppt_第8页
第8页 / 共31页
程序速度优化案例分析.ppt_第9页
第9页 / 共31页
程序速度优化案例分析.ppt_第10页
第10页 / 共31页
亲,该文档总共31页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述

《程序速度优化案例分析.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《程序速度优化案例分析.ppt(31页珍藏版)》请在优知文库上搜索。

1、程序速度优化案例分析程序速度优化案例分析软件DSC简介n凸阵式扇形扫查的回波信号是极坐标形式的。图示出这种极坐标形式的采样点与光栅扫描显示像素间的位置关系。软件DSC简介n 对于每一个象素点,需要找到与其相邻的四个采样点进行线性插值,得到该点灰度值。软件DSC简介ar1r2x1x4x6x2x3x5x7xyo DSC要解决的两个主要问题是:坐标变换及插补处理。首先要将屏幕上每个象素点(DisX,DisY)转化为以探头圆心为原点的直角坐标系中的坐标(X, Y),再将(X,Y)转换为极坐标(R,),然后求得对应扫描线线号(Col,Row)。 提高代码执行效率的准备工作 n建立起时间测试框架 n以递增

2、方式做测试 n打开编译器的优化选项 打开编译器的优化选项n为了便于调试,编译器在Debug下一般对代码不作或只作很少的优化,所以依据Debug版的测试结果来作为效率改进的依据有时可能意义并不大,编译器可能已经作了你想作的优化。软件DSC速度改进过程n单B图像(35c50ha探头,深度5.17),速度大约为13.7帧/秒,显然不具备实时性。(测试所用机器配置如下:cpu: 奔腾四2.8G,L1 data cache 8K Bytes,L2 cache 512K Bytes。 )95以上时间花费在此UConvexDSC:DSC() for(DisY=0;DisYm_usDisplayHeight;

3、DisY+) 将DisY变为以探头圆心为原点的坐标Y for(DisX=0;DisXm_usDisplayWidth;DisX+) 将DisX变为以探头圆心为原点的坐标X 计算线号Col,行号Row If(点不在扫描线以内) 灰度值设为0; continue; 根据插值系数和线号、行号、插值系数求该点象素值 n对于屏幕上每个象素点来说,对于给定探头,如果深度、放大系数、偏移系数固定,每个点对应极坐标位置和插值系数是固定的。如果将第一次的计算结果存储到表格中,以后计算时不需要重新计算每个点的坐标位置和插值系数,而使用表格中存储的数据,直接进行插值运算。 不需要每帧都进行计算以空间效率换取时间效率

4、 n经过这一步优化,耗时从72ms减少到8.8ms,达到113.9帧/秒。 循环内判断应当移到循环外部将循环体的逻辑判断移到循环体外n通过这一修改,耗时从8.8ms减少到5.5ms,达到180.8帧/秒。 存在冗余计算存在冗余计算循环体内工作量最小化,减少冗余的操作 n这一步改进使得耗时从5.5ms减少3.6ms,达到274帧/秒。 for(DisY=0;DisYm_usDisplayHeight;DisY+) 将DisY变为以探头圆心为原点的坐标Y for(DisX=0;DisXm_usDisplayWidth;DisX+) 将DisX变为以探头圆心为原点的坐标X 从表格中获取Col值 If

5、(点不在扫描线以内) 灰度值设为0; continue; 从表格中获取Row,insert0,insert1,insert2,insert3值 根据插值系数和线号、行号、插值系数求该点象素值 CPU的cache对性能的影响 内存CPU芯片L1高高速速缓缓存存(SRAM)寄存器堆ALU总线接口L2高高速速缓缓存存(SRAM)高速缓存总线I/O桥存储器总线系统总线 位于CPU芯片上的L1高速缓存的访问速度几乎和访问寄存器堆一样快,CPU可以在一个时钟周期内访问它们。L2高速缓存是通过一条特殊的总线连接到处理器的,访问L2的时间开销要比访问L1大5倍。而通常CPU需要几十或几百个时钟周期才能访问到内

6、存。 存储器层次结构 寄存器L1高速缓存(SRAM)L2高速缓存(SRAM)主存储器(DRAM)L0L1L2L3本地二级存储(本地磁盘)远程二级存储(分布式文件系统、Web服务器)L4L5 分层结构的中心思想是,对于每个k,位于k层的更快更小的存储设备作为位于k+1层的更大更慢的存储设备的缓存。 存储器层次结构中的基本缓存原理 431494765032181110912151413第K层:第K1层:数据以块为大小为传输单元在层与层之间拷贝 L0和L1层之间传送通常使用1个字的块,L1和L2之间以及L2和L3之间的传送通常使用48个字的块。 局部性原理 n时间局部性 在一个具有良好时间局部性的程

7、序中,被引用过一次的变量很可能在不远的将来再多次被引用(重复引用一个变量)。 n空间局部性 在一个具有良好空间局部性的程序中,如果一个存储器位置被引用了一次,那么程序很可能在不远的将来引用附近的一个存储器位置。 局部性原理对速度的影响for(disy = 0; disy m_usDisplayHeight; disy+) for(disx = 0; disx m_usDisplayWidth; disx+) 访问Insert0disydisx for(disx = 0; disx m_usDisplayWidth; disx+) for(disy = 0; disy m_usDisplayHe

8、ight; disy+) 访问Insert0disydisx 测得软件DSC耗时增大了5.07ms,速度为98.0帧/秒,速度降低65%! 局部性原理对速度的影响C语言以行优先顺序存储数组,二维数组在内存中存放顺序如下: 如果高速缓存和内存之间传送数据块大小是4个字,则原来的代码缓存命中率为75%,而调整后的代码缓存命中率为0。Cpu每次读数据时都必须到内存中去读,导致效率大幅度降低。.00010N.10111N.M0M1MN数据存储方式对效率的影响int PixelRow_IIMG_HEIGHTIMG_WIDTH;int PixelCol_IIMG_HEIGHTIMG_WIDTH;int I

9、nsert0IMG_HEIGHTIMG_WIDTH;int Insert1IMG_HEIGHTIMG_WIDTH;int Insert2IMG_HEIGHTIMG_WIDTH;int Insert3IMG_HEIGHTIMG_WIDTH;struct DSC_PARAM int PixelRow_I; int PixelCol_I; int Insert0; int Insert1; int Insert2; int Insert3; ;DSC_PARAM g_DscParamIMG_HEIGHTIMG_WIDTH; 修改后耗时减少0.0486ms,速度变为277.7帧/秒,速度只提高了1.3

10、8%。 原因分析cacheInsert00Insert10Insert20Insert30Col0Row0 假设L2 cache每次从内存中读入6个字的数据,在读某个象素的参数时没有命中,将该参数所在数据块一起读入到cache中,如上图所示。之后对row、insert0insert3的访问都会命中,命中率为5/6。 原因分析cacheInsert00Insert10Insert20Insert30Col0Row0Insert01Insert11Insert21Insert31Col1Row1Insert02Insert12Insert22Insert32Col2Row2Insert03Inse

11、rt13Insert23Insert33Col3Row3Insert04Insert14Insert24Insert34Col4Row4Insert05Insert15Insert25Insert35Col5Row5 而原来的存储方式在读col0时没有命中,会将col0col5内容读入cache中,对于Row0等也是如此, 虽然在读第0点参数时命中率为0,但后面的5个点的参数已经读入到cache中,命中率同样为5/6。因而速度变化并不显著。 代码耗时比例for(disy=0;disym_usDisplayHeight;disy+) for(disx = 0;disx m_usDisplayWi

12、dth;disx+) if(g_DscParamdisydisx.PixelCol_I7); /查灰度表进行后处理 graydisposi + disx = m_pImgPara-pB_Gray_Table2*tmp_gray; disposi += IMG_WIDTH;插值和后处理耗时46双重循环耗时8比较这一步耗时39%耗时不在比较和赋值操作,而在于从内存中读取数据通过提高空间效率提高时间效率 调整完后的DSC_PARAM结构所占内存空间只有原来的1/3,通过测试,耗时从3.6ms减少到3.1ms,运算速度变为317帧/秒,速度提高13%。这一步修改通过减少数组的大小,减少了cpu从访问内

13、存的次数,提高了cache的利用率。测试数据表格测试所用机器配置 cpu: 奔腾四2.8G,L1 data cache 8K Bytes,L2 cache 512K Bytes,512M内存。测试单B图像,35c50ha探头,深度为5.17。原始运算速度为15.7帧/秒。 耗时(ms/帧)软件DSC速度(帧/秒)速度提高百分比优化之前7214-以空间换时间8.8113.9625%循环体内判断移到循环外5.5180.859%梳理流程,减少冗余3.627452%减小保存插值系数数组大小3.131713%不同pc上的比较测试CPUCache(KBytes)计算速度(帧/秒)相对速度奔腾四 2.8G5

14、122741奔腾四 3.0G10243531.29奔腾四 3.5G10244131.51奔腾四 3.75G10244551.66对于奔四 3.0G3.75G,cache大小一样,计算速度和cpu时钟频率基本呈线性关系。对于奔四3.0G和奔四2.8G,cpu时钟频率增大了1.07倍,而速度却增大了1.29倍,原因在于cache增大了一倍。 提高代码执行效率的一些原则 1. 不要一味地追求程序的效率,应当在满足正确性、可靠性、健壮性、可读性等质量因素的前提下,设法提高程序的效率。2. 局部效率应为全局效率服务,不能因为提高局部效率而对全局效率造成影响。3. 不要一味追求紧凑的代码,因为紧凑的代码并

15、不代表高效的机器码。 提高代码执行效率的一些原则4. 先优化算法,再优化执行代码。比如计算从1到100的和,使用以下代码int sum = 0; for( int i = 1; i= 100; i+ ) sum += i; 需要执行200次加法指令,100次比较指令,100次跳转指令。而如果使用高斯公式 sum = (1+100)*100/ 2; 只需要执行1次加法,1次乘法,1次移位。5. 找到影响代码速度的瓶颈。在优化程序的效率时,应当先找出限制效率的“瓶颈”,不要在无关紧要之处优化。 提高代码执行效率的一些原则6. 有时候时间效率和空间效率可能对立,此时 应当分析那个更重要,作出适当的折

16、衷。7. 如果循环体内存在逻辑判断,并且循环次数很大,宜将逻辑判断移到循环体的外面。 8. 循环体内工作量最小化,减少冗余的操作提高代码执行效率的一些原则9. 在多重循环中,应将最长的循环放在最内层。这样可以减少pc指针从内循环跳转到外循环的次数。10. 减少循环中的函数调用。函数调用会带来相当大的开销,而且妨碍大多数形式的程序优化。 提高代码执行效率的一些原则11. 用低代价操作代替高代价操作。如:用乘法或其它方法代替除法,因为除法运算要占用较多CPU资源。示例:如下表达式运算可能要占较多CPU资源。#define PAI 3.1416radius = circle_length / (2 * PAI);应如下把浮点除法改为浮点乘法。#define PAI_RECIPROCAL (1 / 3.1416 ) / 编译器编译时,将生成具体浮点数radius = circle_length * PAI_RECIPROCAL / 2; 提高代码执行效率的一些原则12. 收集公共表达式。如果一个代价昂贵的计算多次出现,应该只在一个地方做它,并记录计算结果。 比如: for(int i = 0;

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > IT计算机 > 搜索引擎优化

copyright@ 2008-2023 yzwku网站版权所有

经营许可证编号:宁ICP备2022001189号-2

本站为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知装配图网,我们立即给予删除!