Chapter 5 Optimizing Program Performance

#CSAPP
程序的正确性是首要的，在

• 可读性
• 实现难度、可维护性
• 运行效率
• 可移植性
• 效率、可移植性的需求

之间需要进行权衡

优化一个程序的步骤

• 优化算法、数据结构
• 除去编程语言层面的 redundency、unnecessasity
• 为目标机器建模
• 在模型上实现访存优化（cache, register 的从分利用）、指令级别的并行（充分利用计算硬件），分支预测优化，SIMD 向量化等
• 基准测试，profiling

主要的实现方式是利用编译器而不是直接手写汇编，所以需要十分了解编译器的优化行为

用 CPE 来衡量一个循环的执行效率

书中以数组的组合函数遍历的循环为例，展示了优化循环的方法：

• 基本优化

  • Eliminating loop inefficiency
  • Reducing procedure calls
  • Eliminating unneeded memory reference

• 底层的指令并行优化

  • 现代处理器的 execute 阶段的 out of order execution 和 superscalar 机制，functional unit 的 latency issue capacity，建立寄存器之间的数据依赖关系并分析 critical path（loop/readonly/writeonly/）
  • loop unrolling, along with multiple accumulator / reassociation transformation，分析执行效率
  • data transfer instead of control transfer

some limiting factors

• register spilling, unrolling layers > register file storage
• branch misprediction
• load / store functional unit 的机制（缓存处理），速度，write/use hazard

profiling