Nội dung

• Với mỗi bài toán, làm thế nào để: – Thiết kế giải thuật nhằm giải quyết bài toán đó – Cài đặt giải thuật bằng một chương trình máy tính -Hãy tính đến tính hiệu quả của chương trình CHƯƠNG V. TINH CHỈNH MÃ NGUỒN VÀ XÂY DỰNG TÀI LIỆU CHƯƠNG TRÌNH I. II. Tinh chỉnh mã nguồn Xây dựng tài liệu chương trình 1. 2. Hiệu năng của chương trình và tinh chỉnh mã nguồn Các phương pháp tinh chỉnh mã nguồn I. TINH CHỈNH MÃ NGUỒN (CODE TUNING) 1.1. Hiệu năng • Sau khi áp dụng các kỹ thuật xây dựng CT PM: • CT đã có tốc độ đủ nhanh – Không nhất thiết phải quan tâm đến viêc tối ưu hóa hiệu năng – Chỉ cần giữ cho CT đơn giản và dễ đọc • Hầu hết các thành phần của 1 CT có tốc độ đủ nhanh – Thường chỉ một phần nhỏ làm cho CT chạy chậm – Tối ưu hóa riêng phần này nếu cần • Các bước làm tăng hiệu năng thực hiện CT – Tính toán thời gian thực hiện của các phần khác nhau trong CT – Xác định các “hot spots” – đoạn mã lệnh đòi hỏi nhiều thời gian thực hiện – Tối ưu hóa phần CT đòi hỏi nhiều thời gian thực hiện – Lặp lại các bước nếu cần Tối ưu hóa hiệu năng của CT là gì ? • • Cấu trúc dữ liệu tốt hơn, giải thuật tốt hơn Cải thiện độ phức tạp tiệm cận (asymptotic complexity) – Tìm cách khống chế tỉ lệ giữa số phép toán cần thực hiện và số lượng các tham số đầu vào – Ví dụ: thay giải thuật sắp xếp có độ phức tạp O(n2) bằng giải thuật có độ phức tạp O(n log n) • • Cực kỳ quan trọng khi lượng tham số đầu vào rất lớn Đòi hỏi LTV phải nắm vững kiến thức về CTDL và giải thuật • • Mã nguồn tốt hơn: viết lại các đoạn lệnh sao cho chúng có thể được trình dịch tự động tối ưu hóa và tận dụng tài nguyên phần cứng Cải thiện các yếu tố không thể thay đổi – Ví dụ: Tăng tốc độ tính toán bên trong các vòng lặp: từ 1000n thao tác tính toán bên trong vòng lặp xuống còn 10n thao tác tính toán • • Cực kỳ quan trọng khi 1 phần của CT chạy chậm Đòi hỏi LTV nắm vững kiến thức về phần cứng, trình dịch và quy trình thực hiện CT  Code tuning 1.2. Code tuning (tinh chỉnh mã nguồn) là gì ? • Thay đổi mã nguồn đã chạy thông theo hướng hiệu quả hơn nữa • Chỉ thay đổi ở phạm vi hẹp, ví dụ như chỉ liên quan đến 1 CTC, 1 tiến trình hay 1 đoạn mã nguồn • Không liên quan đến việc thay đổi thiết kế ở phạm vi rộng, nhưng có thể góp phần cải thiện hiệu năng cho từng phần trong thiết kế tổng quát 1.3. Cải thiện hiệu năng thông qua cải thiện mã nguồn • Có 3 cách tiếp cận để cải thiện hiệu năng thông qua cải thiện mã nguồn – Lập hồ sơ mã nguồn (profiling): chỉ ra những đoạn lệnh tiêu tốn nhiều thời gian thực hiện – Tinh chỉnh mã nguồn (code tuning): tinh chỉnh các đoạn mã nguồn – Tinh chỉnh có chọn lựa (options tuning): tinh chỉnh thời gian thực hiện hoặc tài nguyên sử dụng để thực hiện CT • Khi nào cần cải thiện hiệu năng theo các hướng này – Sau khi đã kiểm tra và gỡ rối chương trình • Không cần tinh chỉnh 1 CT chạy chưa đúng • Việc sửa lỗi có thể làm giảm hiệu năng CT • Việc tinh chỉnh thường làm cho việc kiểm thử và gỡ rối trở nên phức tạp – Sau khi đã bàn giao CT • Duy trì và cải thiện hiệu năng • Theo dõi việc giảm hiệu năng của CT khi đưa vào sử dụng 1.4. Quan hệ giữa hiệu năng và tinh chỉnh mã nguồn • Việc giảm thiểu số dòng lệnh viết bằng 1 NNLT bậc cao KHÔNG: – Làm tăng tốc độ chạy CT – làm giảm số lệnh viết bằng ngôn ngữ máy for i = 1 to 10 do a[i] = i; a[ a[ a[ a[ a[ 1 3 5 7 9 ] ] ] ] ] = = = = = 1 3 5 7 9 ; : ; ; ; a[ a[ a[ a[ a[ 2]=2; 4]=4; 6]=6; 8]=8; 10 ] = 10 ; Quan hệ giữa hiệu năng và tinh chỉnh mã nguồn • Luôn định lượng được hiệu năng cho các phép toán • Hiệu năng của các phép toán phụ thuộc vào: – – – – – Ngôn ngữ lập trình Trình dịch / phiên bản sử dụng Thư viện / phiên bản sử dụng Processor Bộ nhớ máy tính • Hiệu năng của việc tinh chỉnh mã nguồn trên các máy khác nhau là khác nhau. Quan hệ giữa hiệu năng và tinh chỉnh mã nguồn • 1 số kỹ thuật viết mã hiệu quả được áp dụng để tinh chỉnh mã nguồn • Nhưng nhìn chung không nên vừa viết chương trình vừa tinh chỉnh mã nguồn – Không thể xác định được những nút thắt trong chương trình trước khi chạy thử toàn bộ chương trình – Việc xác định quá sớm các nút thắt trong chương trình sẽ gây ra các nút thắt mới khi chạy thử toàn bộ chương trình – Nếu vừa viết chương trình vừa tìm cách tối ưu mã nguồn, có thể làm sai lệch mục tiêu của chương trình