程序速度优化案例分析.ppt
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1、程序速度优化案例分析,软件DSC简介,凸阵式扇形扫查的回波信号是极坐标形式的。图示出这种极坐标形式的采样点与光栅扫描显示像素间的位置关系。,软件DSC简介,对于每一个象素点,需要找到与其相邻的四个采样点进行线性插值,得到该点灰度值。,软件DSC简介,DSC要解决的两个主要问题是:坐标变换及插补处理。首先要将屏幕上每个象素点(DisX,DisY)转化为以探头圆心为原点的直角坐标系中的坐标(X,Y),再将(X,Y)转换为极坐标(R,),然后求得对应扫描线线号(Col,Row)。,提高代码执行效率的准备工作,建立起时间测试框架 以递增方式做测试 打开编译器的优化选项,打开编译器的优化选项,为了便于调
2、试,编译器在Debug下一般对代码不作或只作很少的优化,所以依据Debug版的测试结果来作为效率改进的依据有时可能意义并不大,编译器可能已经作了你想作的优化。,软件DSC速度改进过程,单B图像(35c50ha探头,深度5.17),速度大约为13.7帧/秒,显然不具备实时性。(测试所用机器配置如下:cpu:奔腾四2.8G,L1 data cache 8K Bytes,L2 cache 512K Bytes。),95以上时间花费在此,UConvexDSC:DSC(),对于屏幕上每个象素点来说,对于给定探头,如果深度、放大系数、偏移系数固定,每个点对应极坐标位置和插值系数是固定的。如果将第一次的计算
3、结果存储到表格中,以后计算时不需要重新计算每个点的坐标位置和插值系数,而使用表格中存储的数据,直接进行插值运算。,不需要每帧都进行计算,以空间效率换取时间效率,经过这一步优化,耗时从72ms减少到8.8ms,达到113.9帧/秒。,循环内判断应当移到循环外部,将循环体的逻辑判断移到循环体外,通过这一修改,耗时从8.8ms减少到5.5ms,达到180.8帧/秒。,存在冗余计算,存在冗余计算,循环体内工作量最小化,减少冗余的操作,这一步改进使得耗时从5.5ms减少3.6ms,达到274帧/秒。,CPU的cache对性能的影响,位于CPU芯片上的L1高速缓存的访问速度几乎和访问寄存器堆一样快,CPU
4、可以在一个时钟周期内访问它们。L2高速缓存是通过一条特殊的总线连接到处理器的,访问L2的时间开销要比访问L1大5倍。而通常CPU需要几十或几百个时钟周期才能访问到内存。,存储器层次结构,分层结构的中心思想是,对于每个k,位于k层的更快更小的存储设备作为位于k+1层的更大更慢的存储设备的缓存。,存储器层次结构中的基本缓存原理,L0和L1层之间传送通常使用1个字的块,L1和L2之间以及L2和L3之间的传送通常使用48个字的块。,局部性原理,时间局部性 在一个具有良好时间局部性的程序中,被引用过一次的变量很可能在不远的将来再多次被引用(重复引用一个变量)。空间局部性 在一个具有良好空间局部性的程序中
5、,如果一个存储器位置被引用了一次,那么程序很可能在不远的将来引用附近的一个存储器位置。,局部性原理对速度的影响,测得软件DSC耗时增大了5.07ms,速度为98.0帧/秒,速度降低65%!,局部性原理对速度的影响,C语言以行优先顺序存储数组,二维数组在内存中存放顺序如下:,如果高速缓存和内存之间传送数据块大小是4个字,则原来的代码缓存命中率为75%,而调整后的代码缓存命中率为0。Cpu每次读数据时都必须到内存中去读,导致效率大幅度降低。,数据存储方式对效率的影响,修改后耗时减少0.0486ms,速度变为277.7帧/秒,速度只提高了1.38%。,原因分析,假设L2 cache每次从内存中读入6
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