CSAPP 和 CMU Introduction to computer system (CS 15-213 2015 fall) 的笔记。

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5. program optimization

本章探讨如何优化程序的性能。

optimizing compiler

编译器对代码的优化主要分为下述几个部分：

1. 寄存器分配
2. 代码的排序
3. 消除无用代码
4. 消除低效率

但编译器优化也存在局限性：

1. 受限于基础代码
2. 许多优化只是基于单个处理过程
3. 许多分析基于静态信息。

Generally Useful Optimizations

code motion

通过移动代码，通常是出入循环，减少相同的计算。

reduction in strength

1. 用简单的操作代替复杂的操作。（加代替乘）
2. 共用表达式
3. 减少函数调用，对需要重复调用且结果相同的用一个变量存起来。（数组长度）
4. 减少频繁内存读取，写入。

memory aliasing

两个不太的内存引用了同一个地址，这在c中很常见，因为c允许进行地址计算，可以通过指针直达内存。

措施:在循环中的累加使用临时变量。

Modern CPU Design

现代处理器逻辑图。

现代处理器是对多条指令并行执行，但若想提高性能，需要设计程序不存在序列依赖。

unrolling

通过循环张开，提高并行性，因为pipeline的存在，可同时并行多个加和乘，所以可以有效提升性能。但并行太多会导致寄存器溢出，调用堆栈，降低性能。

branch prediction

通过预测未来的指令，提高性能，若预测错误，则清空（fetched）。但不会影响内存数据。

其余提升

1. 加载和储存的性能。

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