Основной задачей программирования является создание правильных, а не эффективных программ. Эффективная программа не нужна, если она не обеспечивает правильных результатов. Это правило Ван Тассела.
Другой вопрос, требующий рассмотрения, состоит в том, что правильность не является дополнительной характеристикой программы в отличие от эффективности. Эффективная, но неправильная программа редко может быть сделана правильной, в то время как правильную, хотя и неэффективную программу можно оптимизировать и сделать эффективной.
Поэтому оптимизация является вторым этапом программирования. Первый этап — получение правильной программы. Нет смысла повышать быстродействие неправильной программы. Неправильное программное обеспечение бесполезно независимо от его эффективности.
Если программа неправильна, не имеет значения, какова ее эффективность.
Наиболее разумный подход к программированию заключается в создании программы наилучшим возможным способом, не уделяя особого внимания эффективности. Затем, если программа в таком виде пригодна, если она нужна для работы, если ее будут выполнять многократно и если статус проекта и фирмы позволяет, тогда и только тогда следует рассмотреть возможность ее оптимизации..
Основные показатели | Анализ эффективности
Определяйте требования к эффективности программы на стадии проектирования.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЛИ УДОБОЧИТАЕМОСТЬ?
Многие методы, делающие программу эффективной, не наносят ущерба ее удобочитаемости. Эти методы следует использовать всегда. Но так как я намереваюсь сделать полный обзор методов эффективного программирования, замечу, что некоторые меры по повышению эффективности могут быть просто вредными для получения удобочитаемой программы.
Удобочитаемость программы более существенна, чем ее эффективность. Дело в том, что удобочитаемую программу легче отлаживать, модифицировать и использовать. А всякую большую программу обычно изменяет, модифицирует и применяет совсем не тот человек, который ее писал.
Лишь в особых случаях программу следует делать более эффективной: программа либо не помещается в памяти, либо слишком долго выполняется. Или же программа должна быть включена в библиотеку и часто использоваться. В этом случае эффективность становится очень важным фактором и ей отдают предпочтение в ущерб удобочитаемости,
Удобочитаемость программы обычно более важна, чем эффективность.
Источник: studopedia.org
Тема 2.7. Эффективность программ
Главным критерием эффективности программ является распределение ресурсов вычислительных систем. Неравномерность задач по допустимому времени задержки или допустимой вероятности пропуска решений, а также различия параметров вычислительных систем, позволяют изменить качество решения задач выделением соответствующих ресурсов вычислительных систем.
Упорядочивание последовательности решения задач и рациональное использование ресурсов вычислительных систем сокращает запаздывание в решении задач, и в некоторой степени приводит к эквивалентно повышению производительности вычислительных систем. Производительность выч.системы является одним из важнейших критериев эффективности выч.систем в целом и методов распределения ресурсов в частности.
Моделирование бизнес процессов: гайд от начала до конца
Существуют такие понятия, как относительный и абсолютный приоритеты. При распределении буферной памяти для приема и выдачи сообщений применяются буферные накопители, объем которых ограничивает эффективность использования. Ограничение буферных накопителей зависит от их структурного построения и распределения имеющейся памяти на зоны. На эффективность существенно влияют степень заполнения памяти и передача инф-ции на накопители на обработку.
Тема 2.8. Оптимизация программ. Оптимизирующие компиляторы.
Понятие оптимизации программ
Оптимизация программы — это улучшение какой-либо характеристики программы, называемой критерием оптимизации. Оптимизация программ в основном выполняется по двум основным критериям: быстродействие и объему используемых данных.
Производительность приложения определяется самым узким его участком, поэтому в первую очередь нужно определить части программы, на которых будет выполняться оптимизация. Процесс оптимизации следует начать с профилировки программы. Профилировкой называют измерение производительности как всей программы, так и отдельных ее фрагментов, с целью нахождения «горячих точек» — тех участков программы, на выполнение которых расходуется наибольшее количество времени. При этом важно отметить, что ликвидация не самых «горячих» точек программы, практически не увеличивает ее быстродействия.
Основная цель профилировки – это исследование характера поведения приложения во всех его точках. В зависимости от степени детализации в качестве «точки» рассматривается как отдельная машинная команда, так и целая конструкция высокого языка — функция, цикл, процедура. Сложная программа состоит из большого числа функций.
Нет смысла оптимизировать их все – трудоемкость такого подхода будет выше выгод, полученных от оптимизации программы целиком. Для начала необходимо локализовать участки кода с максимальной вычислительной трудоемкостью.
Участки программы, которые в наибольшей степени влияют на ее производительность, в силу наиболее частого выполнения или своей ресурсоемкости называются критическим кодом. В поиске критического кода программы используют профайлеры (профилировщики) – специальные программы, которые измеряют временные затраты на выполнение участков кода программы.
Профилировщики представляют возможности для оптимизации программ. К таким программам относятся Intel VTune, AMD Code Analyst, profile.exe и множество других. Наиболее мощным из них на сегодняшний день является пакет от Intel. Эта программа позволяет измерить время обработки каждой команды и вывести полную статистику о состоянии процессора при выполнении каждой команды.
Большинство современных профилировщиков поддерживают следующий набор базовых операций:
• определение общего времени исполнения каждой точки программы;
• определение удельного времени исполнения каждой точки программы;
• определение причины и/или источника конфликтов;
• определение количества вызовов той или иной точки программы;
• определение степени покрытия программы.
Основные правила оптимизации:
1. Прежде чем приступать к оптимизации, необходимо иметь надежно работающий неоптимизированный вариант.
2. Основной прирост оптимизации дает не учет особенностей системы, а алгоритмическая оптимизация.
3. Обнаружив профилировщиком узкие места необходимо произвести оптимизацию в рамках языка высокого уровня.
Возможны ситуации, где в неудовлетворительной производительности кода виноваты процессор или подсистема памяти, а не компилятор. Лишь после анализа листинга следует приступать к ассемблерной оптимизации.
Оптимизация начинается с выделения профилировщиком критического кода и анализа его неоптимальности. Причем каждое внесенное изменение необходимо проверять профилировщиком. После завершения оптимизации локального фрагмента программы, необходимо выполнить контрольную профилировку всей программы целиком на предмет обнаружения новых появившихся «горячих точек».
Проводя оптимизацию, не следует забывать о ее цели. Фактически идеал недостижим, поэтому оптимизацию следует завершать когда:
1. Производительность программы признана удовлетворяющей;
2. В программе отсутствуют «горячие точки», то есть количество инструкций равномерно распределено по все программе, и дальнейшая оптимизация потребует переписывания большого количества кода;
3. Сложность алгоритма настолько высока, что не представляется возможным дальнейшая оптимизация без значительных временных затрат;
4. Критическая зависимость от платформы, когда дальнейшая машинно-зависимая оптимизация приведет к потере совместимости с одной из целевых платформ.
Ко всем методам оптимизации алгоритма предъявляются следующие требования:
1. оптимизация должна быть по возможности максимально машинно- независимой и переносимой на другие платформы (операционные системы) без существенных потерь эффективности.
2. оптимизация не должна увеличивать трудоемкость разработки (в том числе тестирования) приложения более чем на 10-15%.
3. оптимизирующий алгоритм должен давать выигрыш не менее чем на 20-25% в скорости выполнения.
4. оптимизация не должна допускать безболезненное внесение изменений.
Алгоритмические приемы оптимизации
Приемы оптимизации программы можно разделить на алгоритмические и машинно-зависимые способы. В случае использования алгоритмических приемов оптимизации используются различные математические и логические методы для улучшения параметров алгоритма. Такой способ оптимизации невозможно автоматизировать, успешность его применения зависит от программиста. Способность программиста к алгоритмической оптимизации программы зависит от его понимания предметной области: владения им базовых концепций применяемых алгоритмов и особенностей предметной области программы.
В первую очередь это замена алгоритмов на более быстродействующие. Часто бывает, что более простой алгоритм показывает низкую производительность по сравнению с более сложными. Тогда, возможна замена эквивалентных алгоритмов, например, замена пузырьковой сортировки массива на быструю сортировку.
В некоторых случаях возможна оптимизация программы за счет снижение точности. В зависимости от особенностей предметной области возможно уменьшить разрядность представления чисел или перейти от выполнения операций с числами с плавающей запятой к целым числам или числам с фиксированной запятой.
На практике используется весьма широкий набор машинно-независимых оптимизирующих преобразований, что связано с большим разнообразием неоптимальностей. К ним относятся:
• разгрузка участков повторяемости — это такой способ оптимизации, который состоит в вынесении вычислений из многократно исполняемых участков программы на участки программы, редко исполняемые. К этому виду преобразования относятся различные чистки зон, тел циклов и тел рекурсивных процедур, когда инвариантные по результату выполнения выражения, исполняемые при каждом прохождении участка повторяемости, выносятся из него. Если размещение осуществляется перед входом в участок повторяемости, то эту ситуацию называют чисткой вверх, если же за выходом из участка повторяемости, то чисткой вниз
• упрощение действий — этот способ оптимизации ориентирован на улучшение программы за счет замены групп (как правило, удаленных друг от друга) вычислений на группу вычислений, дающий тот же результат с точки зрения всей программы, но имеющих меньшую сложность.
• чистка программы — данный способ повышает качество программы за счет удаления из нее ненужных объектов и конструкций. Набор преобразований этого типа включает в себя следующие оптимизации: удаление идентичных операторов, удаление из программы операторов, недостижимых по управлению от начального, удаление несущественных операторов, то есть операторов не влияющих на результат программы, удаление процедур, к которым нет обращений, удаление неиспользуемых переменных и другие.
• экономия памяти и оптимизация работы с памятью — улучшения быстродействия возможно за счет уменьшения объема памяти, отводимой под информационные объекты программы в каждом ее исполнении.
• реализация действий — это способ повышения быстродействия программы за счет выполнения определенных ее вычислений на этапе трансляции.
• сокращение программы и другие методы.
Машинно-зависимые приемы оптимизации
Машинно-зависимые используют особенности устройства и работы конкретной системы. Ярким примером машинно-зависимой оптимизации является векторизация операций, т.е. использование потоковых расширений процессора, таких как MMX (MultiMedia eXtensions), SSE (Streaming SIMD Extensions) и т.п. Машино-зависимую оптимизацию можно выполнять двумя различными способами.
Первый способ основан на понимании работы кодогенератора компилятора, его алгоритма и рекомендуется для приложений, в которых компилятор выбирается в начале проекта и в дальнейшем не меняется. При использовании такого способа преобразуется исходный код программы, написанный на языке высокого уровня.
Для тех проектов, в которых заранее не известен компилятор (OpenSource проекты, кроссплатформенные приложения) применятся другой способ, основанный на замещении ресурсоемких участков кода ассемблерными вставками. При такой оптимизации ухудшается переносимость кода на другие платформы. Машинно-зависимые способы оптимизации довольно хорошо автоматизируются и большую часть их выполняют оптимизирующие компиляторы. Однако всегда остаются моменты в программе, которые можно оптимизировать вручную.
Источник: studfile.net
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ ПРОГРАММЫ И ЕЕ НАДЕЖНОСТЬ
Эффективность применения всех программных продуктов отражает степень влияния технических средств на разные элементы профессиональной подготовки, измеряется дидактической эффективностью, с другой стороны характеризует уровень экономической эффективности применения средств автоматизации в учебном процессе. Проблема эффективности программ очень важна и возрастает по мере расширения их функций и области применения, а особенно в военном деле. В настоящее время отсутствуют обобщающие исследования позволяющие оценивать и сравнивать эффективность применения различных программных продуктов. Однако, существует целый ряд частных подходов решения этой задачи, один из которых — оценка выполнения требований, поставленных заказчиком программного обеспечения, методом анализа ключевых факторов эффективности (КФЭ).
Метод анализа ключевых факторов эффективности позволяет успешно решить указанную проблему. Данный метод часто применяется при стратегическом планировании, исследовании реализуемости проектов информационных систем и системном анализе. Он является развитием метода, предложенного в 1979г. Джоном Роккартом для проведения стратегического планирования информационных систем [10].
Основные задачи анализа для нашего случая можно сформулировать следующим образом:
установить четкость и ясность целей, поставленных для данной предметной области;
проверить возможность достижения целевых установок, на основе которого разрабатывается программное обеспечение;
Хотя предлагаемый метод сам по себе и не гарантирует создание эффективного во всех отношениях программного обеспечения, он представляет собой инструмент для решения этой проблемы
Ключевые факторы эффективности (КФЭ) характеризуют основные аспекты контроля готовности номеров дежурных смен к самостоятельному несению боевого дежурства. Для проведения анализа мы включим в список КФЭ следующие показатели:
— соответствие требований уровня полученных знаний — фактор, характеризующий степень достижения цели работы ;
трудозатраты на этапах обучения и контроля;
В результате анализа делаются выводы о соответствии программного обеспечения целевым установкам и эффективности его применения.
Таблица 4.1. Бланк анализа КФЭ
Целевые установки при создании
Источник: studentopedia.ru