Генерация высококачественного кода для программ, написанных на СИ
Шрифт:
¦ С жесткого диска ¦ ¦ ¦ ¦
¦ на жесткий диск ¦ 3.9/3.4 ¦ 3.9/3.9 ¦ 3.9/3.3 ¦
¦Getc и putc (***) ¦ ¦ ¦ ¦
¦ С дискеты на дискету¦ 49.8/50.6 ¦ 45.6/50.1 ¦ !13.5!/49.4¦
¦ С жесткого диска ¦ ¦ ¦ ¦
¦ на жесткий диск ¦ 17.6/18.4 ¦ 18.9/21.1 ¦ !5.5!/17.3 ¦
+----------------------+------------+------------+------------+
¦ОПЕРАЦИИ 80x87 ¦ ¦ ¦ ¦
¦Сложение/умножение (*)¦ 3.1/3.1 ¦ 2.8/2.8 ¦ 3.1/3.1 ¦
¦Нат. логарифм (****) ¦ 1.0/1.0 ¦ 1.3/1.3 ¦ 1.3/1.2 ¦
¦Синус/тангенс(****) ¦ 1.1/1.1 ¦ 1.5/1.5 ¦ 1.2/1.3 ¦
+----------------------+------------+------------+------------+
¦ Время измерялось в секундах и приводится для ¦
¦ малой/большой моделей памяти. ¦
¦ Тесты выполнялись на IBM PC/AT с тактовой частотой 6 ¦
¦ мегагерц, с сопроцессором 80287, с параметрами в ¦
¦ CONFIG.SYS FILES = 20 и BUFFERS = 20. ¦
¦ Значения, входящие в 10%-ю окрестность лучшего ¦
¦ результата, заключены в восклицательные знаки. ¦
¦ * - 20 итераций, ** - 1 итерация, *** - 2 итерации, ¦
¦ **** - 10 итераций. ¦
L--------------------------------------------------------------
– -------------------------------------------------------------¬
¦Таблица 1: Продолжение ¦
+-------------------------------------------------------------+
¦ ¦
¦ LATTICE MANX METAWARE MICROSOFT WATCOM ¦
+---------T---------T---------T---------T---------T-----------+
¦MS-DOS C ¦Aztec C ¦High C ¦ C ¦QuickC ¦WATCOM C ¦
+---------+---------+---------+---------+---------+-----------+
¦3.2 ¦4.0 ¦1.4 ¦5.0 ¦1.0 ¦6.0 ¦
+---------+---------+---------+---------+---------+-----------+
¦$500 ¦$499 ¦$595 ¦$450 ¦$99 ¦$295 ¦
+---------+---------+---------+---------+---------+-----------+
¦34/41 ¦20/24 ¦33/44 ¦28/39 ¦31/44 ¦25/30 ¦
+---------+---------+---------+---------+---------+-----------+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦7.5/8.1 ¦7.9/8.6 ¦6.9/9.5 ¦6.1/6.0 ¦6.5/7.5 ¦!3.8/4.5! ¦
¦7.7/7.7 ¦9.1/9.2 ¦5.8/5.8 ¦5.3/5.2 ¦6.8/6.8 ¦!3.7/3.8! ¦
¦23.3/24.3¦23.9/24.2¦27.8/29.1¦23.9/24.8¦27.8/28.7¦!20.0/21.0!¦
¦11.0/34.9¦9.0/10.5 ¦7.1/7.8 ¦!4.8!/7.2¦7.9/11.3 ¦5.4/!5.5 ¦
¦12.3/58.5¦12.8/15.3¦5.4/15.3 ¦!5.1!/9.8¦7.8/17.8 ¦6.1/!6.2! ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦12.8/58.6¦7.8/15.3 ¦!5.2!/15.3!5.1!/9.8¦7.7/17.8 ¦5.6/!6.2! ¦
¦7.1/6.9 ¦7.6/7.6 ¦5.4/5.6 ¦4.2/4.3 ¦5.3/5.4 ¦!3.2/3.4! ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦6.9/7.0 ¦5.9/6.1 ¦5.8/6.0 ¦4.2/4.3 ¦6.5/6.5 ¦!3.2/3.4! ¦
+---------+---------+---------+---------+---------+-----------+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦8.2/8.2 ¦8.3/8.2 ¦8.0/8.0 ¦8.3/8.2 ¦8.2/8.3 ¦8.2/8.2 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦3.9/3.7 ¦3.9/2.8 ¦!1.0/0.9!¦3.3/3.8 ¦3.9/3.4 ¦3.4/3.4 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦51.3/51.5¦28.6!27.7!39.8/39.8¦40.0/40.0¦40.0/40.0¦51.2/51.3 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦21.0/26.0¦12.5!11.0!16.0/15.2¦14.8/15.7¦16.1/16.0¦19.2/20.1 ¦
+---------+---------+---------+---------+---------+-----------+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦4.7/4.7 ¦2.6/2.6 ¦2.6/2.1 ¦!1.7/1.7!¦3.1/3.0 ¦1.8/1.8 ¦
¦1.3/1.3 ¦1.1/1.1 ¦1.1/1.2 ¦1.0/1.0 ¦1.2/1.3 ¦!0.9/0.9! ¦
¦1.9/1.9 ¦1.3/1.3 ¦1.1/1.2 ¦1.1/1.1 ¦1.3/1.4 ¦!1.0/1.0! ¦
+---------+---------+---------+---------+---------+-----------+
¦ Компиляторам задавались ключи для оптимизации по ¦
¦ скорости, использования непосредственных инструкций ¦
¦ процессоров 80286 и 80287. Все тесты, интенсивно ¦
¦ использующие процессор, были выиграны компиляторами ¦
¦ WATCOM и Microsoft. Не нашлось компилятора, код которого ¦
¦ для тестов ввода/вывода выполнялся бы во время, близкое к ¦
¦ лучшему, в малой и в большой моделях памяти одновременно. ¦
L--------------------------------------------------------------
При сравнении результатов в таблице 1 и в номере за февраль 1988 необходимо отметить одно изменение. Два теста с использованием регистровых переменных (использования указателей и "решето"-sieve) в феврале были измерены для 100 итераций, а не для 20-ти. Поскольку полезно непосредственное сравнение тестов с использованием регистровых переменных и без их использования, тесты с регистровыми переменными в данном случае запускались с 20-ю итерациями. Также заметьте, что численные тесты, присутствующие в таблице 1, выполнялись для прямого кода процессоров 80x87 в малой и большой моделях памяти, а не с помощью программного эмулятора.
Поскольку текст теста оптимизации предназначен для проверки наличия или отсутствия отдельных типов оптимизации, он состоит из набора отдельных, не связанных фрагментов программ, и не представляет собой целостное, проблемно-ориентированное тело программы. Тест организован как основная функция (main), содержащая большинство фрагментов кода для оптимизации, и несколько отдельных функций, с аргументами или без них. Эти функции демонстрируют не только отдельные методы оптимизации, но также оптимизацию пролога и эпилога выполняемых функций. С целью обеспечения максимальных возможностей для оптимизации, основанной на времени жизни отдельной переменной, большинство переменных теста являются глобальными. Многие возможности обеспечены специально для общих методов оптимизации, таких как удаление лишних сохранений (присваиваний), размножение констант и размещение переменных в регистрах.
Процесс оптимизации кода сложен, и степень повышения эффективности зависит не только от типа и изощренности методов оптимизации компилятора, но также и от того, как исходный текст программы написан и структурирован. Результат также зависит от того, как в исходном тексте используются переменные и выражения.
В таблице 2 собрана информация о том, какие приемы оптимизации выполнялись каждым компилятором на тексте теста. Каждый компилятор из рассматриваемого набора выполняет простейшие приемы оптимизации, такие как свертка констант и алгебраические упрощения. Большинство применяют методы оптимизации некоторого промежуточного уровня, включающего снижение мощности и удаление общих подвыражений. Некоторые выполняют оптимизацию высокого уровня, такую как вынесение инвариантного кода и удаление переменных индукции циклов. Ни один не выполняет успешно слияние циклов, и только Datalight Optimum-C делает попытки, далеко не удовлетворительные, применения глубокого удаления общих подвыражений.