Software engineering deep level optimization - uvod u merenje - IV deo

Nastavljamo dalje sa merenjem te ovom prilikom prolazim kroz razloge zašto primenjena tehnika merenja prikazana u prošlom blog postu (broj III) nije tačna, te nam odokativno predočava koliko traje izvršavanje jednog dela programskog koda ili koda u celosti. Za analizu će se koristiti Concurrency Visualizer ekstenzija za Visual Studio.

Programski kod

Prvo ćemo napisati programski kod koji merimo. Dovoljno je koristiti for petlju koja ispisuje na konzoli Hello World!, jer ovde je zapravo poenta prikazati merenje, šta merimo i kako treba meriti koristeći Performance Counter-e umesto Start Date Time na početku izvršavanja main funkcije i End Date Time na kraju izvršavanja iste. Na screenshot-u dole prikazan je primer programskog koda koji se meri.
 
Programski kod koji se meri

Preemption Quantum i Interrupts

Koristeći Concurrency Visualizer za Visual Studio možemo grafički prikazati gde zapravo leži problem kod merenja ukoliko se ne koriste Performance Counter-i.

Concurrency Profiler
 
Zelenom bojom je uokviren main thread čiji ID je 6136. Main methoda u programskom kodu koji se meri se izvršava u okviru Windows OS procesa čiji je Main thread ID kao što je već spomenuto 6136. Pre nego što krene izvršavanje programa, Windows OS Threading Scheduler određuje na kojem procesorskom jezgru će se izvršavati dati thread (ukoliko isto nije programski određeno/forsirano), u isto vreme određuje se i time slice ili ti preemption quantum, to je vreme koje je Windows OS Threading Scheduler dodelio thredu koliko može maksimum da se izvršava na jezgru, te nakon isteka, sledi preemption i zamena sa drugim threadom nekog drugog procesa kao što je i Concurency Visualizer i prikazao, jer Windows OS je multitasking OS što znači da sa preemtpion-om (ukoliko imamo jedno procesorsko jezgro) simulira paralelno izvršavanje, samim tim što su vremenski quantum-i dovoljno mali, korisniku se daje utisak paralelizma, zapravo nije ukoliko se multitasking OS izvršava na jednom jezgru. Preemption Quantum se realizuje sistemskim tajmerom, što je hardware IRQ request prioriteta 0, što znači da kada istekne vremenski quantum, dolazi do sistemskog timer interrupta (prekid) koji Windows OS Threading Scheduler navodi da odabere koji je sledeći thread na redu za izvršavanje na istom jezgru. Izvršavanje main thread-a 6136 će biti prebačeno na drugo jezgro.

Upravo u tome i leži problem. Preemption, je Windows OS Threading Scheduler task, i njemu je takođe potrebno procesorsko vreme, sam context switch između jezgara jednog threada je takođe dodatni task te se dosta vremena gubi na OS specifik taskove čije vreme izvršavanja ne možemo uzimati u obzir, kada merimo koliko je vremena potrebno za izvršavanje našeg koda kojeg merimo. Vreme izvršavanja našeg koda je prikazano na slici zelenom bojom i samo to trebamo da uzimamo u obzir jer ostalo su OS specifik taskovi koji takođe zahtevaju procesorsko jezgro ali ne možemo da ih uzimamo u obzir. Ukoliko se koristi tehnika Start Date Time i End Date Time, onda se uzima u obzir kompletno izvršavanje, od trenutka startovanja do trenutka završetka, što znači da će to vreme biti mnogo veće jer računamo uz to i OS specifik taskove. Ukoliko koristimo Performance Countere, računamo samo vreme izvršavanja našeg programskog koda, prikazanog zelenom te dobijamo tačno koliko je potrebno vreme izvršavanja našeg programskog koda, dok sve ostale taskove, OS specifik, zanemarujemo.

CPU Cores Thread Context Switch

Slika gore, prikazuje, kako main thread naše aplikacije menja izvršavanje sa jezgra na jezgro, jer Windows OS Threading Scheduler određuje isto, usled isteka vremenskog quantuma ili usled interrupta većeg prioriteta.

U narednim blogovima o merenju nastavljamo dalje sa Performance Counter-ima.

Autor
Vladimir Savić
zilsel-invent

Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

Electrolytic capacitors and design rules

Image
This article is in tended t o ex plain the bases about electrolytic capacitor , where t he y are used, basic construction, RLC circuit and much more. This is a fir st article about capacit ors and this article is based on zilsel-invent previous article about low pass filters at the following link : Low pass filter and voltage stabilization Electrolytic capacitors and design rules T he f igure #2 presents already used electrolytic capacitors. As we can see electrolytic capacitor is polarized device which means that it is important to pay attention during capacitor assembling to the PCB (printed circuit board). Depending on the capacitor manufactures, in some cases negative lead is marked with a negative sign , and in some cases positive lead (capacitor pin) is marked with a plus sign . Beside polarization mark, there are also labels about capacitance (for example 470 microfarads ) and maximum allowed voltage (for example 10V). The maximum allowed voltage is important parameter r...
Read more

Fake VC830L digital multimeter

Image
This article is intended to explain some bad things about cheap digital multimeters since these devices are available in large quantities in Serbia. The key point of this article is security since cheap digital multimeters are not tested/produced according to standards. VC830L is one digital multimeter available in electronics distribution stores in Serbia, but we will avoid company names, since this article is more about “ pay attention before you buy ” cheap digital multimeter. The VC830L is about 10 euros, you cannot expect too much, but if you are not able to buy professional digital multimeter which costs over 100 euros, you will certainly buy the cheap one. Front mask: VC830L digital multimeter. The part interested for us is security so let see what we actually have regarding VC830L digital multimeter. It has three input connectors, starting from the left side: we have connector for 10 amps, common connector (COM) and the right one intended for voltage, r...
Read more

How to design LM324 Astable Multivibrator

Image
This blog post is intended to describe how astable multivibrator works based on LM324 operational amplifier, RC timer and positive voltage divider circuits. This is one way to implement astable multivibrator since additional options are available like: specialized signal generators or 555 timer integrated circuit configured to work as an astable multivibrator . There are two states related to astable multivibrator based on RC timer or an analog timer (there is also a digital timer integrated into the microcontroller for example, but in general, digital timers are based on astable multivibrators implemented with quartz or resonator external oscillators, since digital timers count PWM /clock oscilations . Anyway, there are different types of astable multivibrators in order to provide clock cycles): charging and discharging. Charging   To describe charging state we will start from beginning with the completely discharged capacitor C (it has zero volts betwe...
Read more