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1、 课程实验报告 课 程 名 称： 计算机组成与结构 实验项目名称： perflab 专 业 班 级： 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 时 间： 2016 年 5 月 24 日 信息科学与工程学院 实验题目：perflab 实验目的：本次实验，要求针对每个函数、每个人均至少写出 3 种优化版本、并根据 driver 报告的结果进行性能分析。 实验环境：ubuntu14.04 虚拟机 实验内容及操作步骤： 一、 rotate 函数优化： 原函数： 考虑函数的作用， 我在第六次小班讨论课上作了分析， 所以就引用当时 ppt 里的内容来分析函 数功能： Pixel 是什么？RIDX 是什
2、么？ -寻找头文件 defs.h（意为：解释，解说） 下面考虑 na ve_rotate(5,src,dst） i=0 j=0 dst20=src0 i=1 j=0 dst21=src5 i=0 j=1 dst15=src1 i=1 j=1 dst16=src6 i=0 j=2 dst10=src2 i=1 j=2 dst11=src7 i=0 j=3 dst5=src3 i=1 j=3 dst6=src8 i=0 j=4 dst0=src4 i=1 j=4 dst1=src9 作图分析如下： 很容易看出来，这个 rotate 函数是对一个 dim*dim 大小的方块作逆时针旋转 90 度的操
3、作，在 这个函数里，每一次操作都是一个单独的“读 source”“写到 destination”，的操作，而由于对读 source 的操作是步长为 1 的按行读取，因而 cache 命中率较高，而对于写到 destination 中的操作是 步长为 dim 的按列读取，因而 cache 命中率较低，从这个角度考虑，可以交换内外循环的次序进行 优化，优先考虑写的操作。 另一方面，从循环的角度考虑，可以进行循环展开和循环分块操作，循环展开是对于一个循 环体，将循环内部的操作展开，牺牲程序的尺寸来执行速度优化。 对于循环分块，这里的分块指的是一个应用级的数据组块，而不是高速缓存中的块，这样构 造程序
4、，能将一个片加载到 L1 高速缓存中去，并在这个片中进行所需要的所有读和写，然后丢掉 这个片，加载下一个片，以此类推。 对于循环分块， 有另外的一些需要考虑的地方， 即是分块的大小， 这里考虑和两方面有关： （1） 要比 cache 小，避免容量不命中的情况， （2）是要做到能被测试 dim 整除，我一开始试的是 5*5 的循环分块，就因为不能被整除而导致无法得到正确结果。 接下来是我的三个优化示例： （1）循环分块，大小 4*4，不作循环展开 代码如下： void rotate(int dim, pixel *src, pixel*dst) int i,j,i1,j1; for(i1=0;i
5、1 b ? a : b) charsmooth_descr = “smooth: Current working version“; void smooth(int dim, pixel *src, pixel *dst) int i, j; for (i = 0; i 2; dst0.blue = (src0.blue+src1.blue+srcdim.blue+srcdim+1.blue)2; dst0.green = (src0.green+src1.green+srcdim.green+srcdim+1.green)2; dstdim-1.red = (srcdim-1.red+src
6、dim-2.red+srcdim*2-1.red+srcdim*2-2.red)2; dstdim-1.blue = (srcdim-1.blue+srcdim-2.blue+srcdim*2-1.blue+srcdim*2-2.blue)2; dstdim-1.green = (srcdim-1.green+srcdim-2.green+srcdim*2-1.green+srcdim*2-2.green)2; dstdim*(dim-1).red = (srcdim*(dim-1).red+srcdim*(dim-1)+1.red+srcdim*(dim-2).red+srcdim*(dim
7、-2)+1.red)2; dstdim*(dim-1).blue = (srcdim*(dim-1).blue+srcdim*(dim-1)+1.blue+srcdim*(dim-2).blue+srcdim*(dim-2)+1.blue)2; dstdim*(dim-1).green = (srcdim*(dim-1).green+srcdim*(dim-1)+1.green+srcdim*(dim-2).green+srcdim*(dim-2)+1.green) 2; dstdim*dim-1.red = (srcdim*dim-1.red+srcdim*dim-2.red+srcdim*
8、(dim-1)-1.red+srcdim*(dim-1)-2.red)2; dstdim*dim-1.blue = (srcdim*dim-1.blue+srcdim*dim-2.blue+srcdim*(dim-1)-1.blue+srcdim*(dim-1)-2.blue)2; dstdim*dim-1.green = (srcdim*dim-1.green+srcdim*dim-2.green+srcdim*(dim-1)-1.green+srcdim*(dim-1)-2.green)2; /边处理 for (j = 1; j dim-1; j+) dstj.red = (srcj.re
9、d+srcj-1.red+srcj+1.red+srcj+dim.red+srcj+1+dim.red+srcj-1+dim.red)/6; dstj.green = (srcj.green+srcj-1.green+srcj+1.green+srcj+dim.green+srcj+1+dim.green+srcj-1+dim.green)/6; dstj.blue = (srcj.blue+srcj-1.blue+srcj+1.blue+srcj+dim.blue+srcj+1+dim.blue+srcj-1+dim.blue)/6; for (j = dim*(dim-1)+1; j di
10、m*dim-1; j+) dstj.red = (srcj.red+srcj-1.red+srcj+1.red+srcj-dim.red+srcj+1-dim.red+srcj-1-dim.red)/6; dstj.green = (srcj.green+srcj-1.green+srcj+1.green+srcj-dim.green+srcj+1-dim.green+srcj-1-dim.green)/6; dstj.blue = (srcj.blue+srcj-1.blue+srcj+1.blue+srcj-dim.blue+srcj+1-dim.blue+srcj-1-dim.blue)
11、/6; for (j = dim; j dim*(dim-1); j+=dim) dstj.red = (srcj.red+srcj-dim.red+srcj+1.red+srcj+dim.red+srcj+1+dim.red+srcj-dim+1.red)/6; dstj.green = (srcj.green+srcj-dim.green+srcj+1.green+srcj+dim.green+srcj+1+dim.green+srcj-dim+1.green) /6; dstj.blue = (srcj.blue+srcj-dim.blue+srcj+1.blue+srcj+dim.bl
12、ue+srcj+1+dim.blue+srcj-dim+1.blue)/6; for (j = dim+dim-1; j dim*dim-1; j+=dim) dstj.red = (srcj.red+srcj-1.red+srcj-dim.red+srcj+dim.red+srcj-dim-1.red+srcj-1+dim.red)/6; dstj.green = (srcj.green+srcj-1.green+srcj-dim.green+srcj+dim.green+srcj-dim-1.green+srcj-1+dim.green)/6 ; dstj.blue = (srcj.blu
13、e+srcj-1.blue+srcj-dim.blue+srcj+dim.blue+srcj-dim-1.blue+srcj-1+dim.blue)/6; /内部处理 for (i = 1; i dim-1; i+) for (j = 1; j dim-1; j+) rij = rindex+j; dstrij.red = (srcrij.red+srcrij-1.red+srcrij+1.red+srcrij-dim.red+srcrij-dim-1.red+srcrij-dim+1.red+srcrij+d im.red+srcrij+dim+1.red+srcrij+dim-1.red)
14、/9; dstrij.green = (srcrij.green+srcrij-1.green+srcrij+1.green+srcrij-dim.green+srcrij-dim-1.green+srcrij-dim+1.g reen+srcrij+dim.green+srcrij+dim+1.green+srcrij+dim-1.green)/9; dstrij.blue = (srcrij.blue+srcrij-1.blue+srcrij+1.blue+srcrij-dim.blue+srcrij-dim-1.blue+srcrij-dim+1.blue+sr crij+dim.blu
15、e+srcrij+dim+1.blue+srcrij+dim-1.blue)/9; rindex += dim; 写了很长的代码，优化了三倍的速度，然而感觉这种优化没什么用，不可能每次写代码都为 了速度更快把代码展开成几百行的可读性很差的代码，这也是我对这个实验兴趣很低的原因。 （3）通过上面一个例子可以看到，是不是可以通过对 dim-case 进行讨论，把测试图像中的每 个点单独用公式算出来，如果可以的话，这个速度会变快吗？ 这个代码我没有自己去写，而是去网上找了一个大神写的，有 800 多行，而且可读性非常差， 所以只做了一个思路上的参考。然后我试着在自己的 ubuntu 机器上跑了一下那个代码，也没有跑 出结果，反而差点死机。 后来我看了
