Спонсор: Microsoft
Опубликован: 23.07.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 1393 / 195 | Оценка: 4.28 / 4.17 | Длительность: 21:37:00
Специальности: Системный архитектор
Лекция 11:

Оптимизация

Аннотация: Задачи оптимизации. Виды оптимизирующих преобразований. Представления программы, используемые в оптимизирующих преобразованиях. Примеры оптимизирующих преобразований.

Оптимизация

Под оптимизацией понимают последовательность эквивалентных преобразований исходной программы, уменьшающих ее стоимость. Как набор, так и порядок выполнения этих преобразований зависят от того, что считается стоимостью программы. В качестве такой стоимости могут выступать, например, среднее время работы, объем кода и т.д. Эффективность оптимизации также зависит от отношения эквивалентности и от размера участка экономии, на котором эта оптимизация проводится (обычно оптимизированной программе разрешается иметь большую область определения, чем исходной). За счет оптимизации невозможно добиться существенного улучшения алгоритма программы, можно только говорить об улучшении реализации этого алгоритма. В удачных случаях оптимизация может ускорить программу в несколько раз. Полезность применения оптимизации обусловлена следующими причинами:

  • Распространением языков сверхвысокого уровня, языков спецификации и систем проектирования. Как правило, подобные системы порождают программы на некотором языке высокого уровня. В этом случае оптимизация может нейтрализовать избыточность такого порождения, приблизив качество сгенерированной программы к ручному программированию.
  • Необходимостью поддержки и сопровождения готовой программы. Такие требования зачастую приводят к тому, что программисты используют не самые эффективные решения в целях улучшения наглядности или легкости сопровождения программ (очень часто соображения эффективности и сопровождаемости противоречат друг другу). В то же время недостатки эффективности могут быть исправлены оптимизатором при генерации окончательной программы.
  • Усилением контроля семантических ошибок. Такие ошибки требуют специального анализа исходной программы, который может являться побочным результатом действий оптимизатора.

Виды оптимизации

Существует много различных классификаций оптимизирующих преобразований. Здесь мы рассмотрим классификации по уровню представления программы и по размеру участка экономии.

В зависимости от уровня представления программы различают следующие виды оптимизации:

  • Оптимизацию на уровне исходного языка. При этом в результате трансформации получается программа, записанная в том же самом языке.
  • Машинно-независимую оптимизацию. В этом случае преобразованию подвергается программа на уровне машинно-независимого промежуточного представления, общего для группы входных или машинных языков.
  • Машинно-зависимую оптимизацию, то есть оптимизацию на уровне машинного языка.

С точки зрения эффективности наиболее предпочтительной является машинно-зависимая оптимизация, поскольку именно с ее помощью можно учесть особенности конкретной вычислительной среды, однако машинно-зависимый оптимизатор непереносим. С другой стороны, преобразование программы на уровне исходного языка позволяет получить более эффективную программу, допускающую дальнейшее развитие и сопровождение. Наконец, машинно-независимая оптимизация на уровне промежуточного представления является компромиссом между этими двумя крайними случаями.

Другим важным для качества оптимизации соображением является также размер участка экономии, то есть того фрагмента программы, в рамках которого производится оптимизирующее преобразование. Чем больше участок экономии, тем больше информации о свойствах программы доступно оптимизатору. Классификация оптимизации относительно участка экономии приведена на слайде.

Оксана Пагина
Оксана Пагина
Россия, Москва
Александр Королёв
Александр Королёв
Россия