Tài liệu Một số phương pháp tối ưu trong các giai đoạn phát triển phàn mềm nhúng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phạm Văn Hưởng M T S PHƯ NG PH P T I ƯU GI I ĐOẠN PH T TRIỂN PH N TRONG MỀM NHÚNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – 2015 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phạm Văn Hưởng M T S PHƯ NG PH P T I ƯU GI I ĐOẠN PH T TRIỂN PH N TRONG MỀM NHÚNG Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 62 48 01 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Nguyễn Ngọc Bình Hà Nội – 2015 ii LỜI M ĐO N Tntil Ph m V n H ởng l nghi n u sinh ng nh C ng nghệ th ng tin huy n ng nh Kỹ thuật phần mềm kh K16 tr ờng Đ i họ C ng nghệ – Đ i họ Quố gi H Nội Luận n ti n s l ng tr nh nghi n u ri ng t i Luận n l k t qu qu tr nh làm việ nghi m t t i liệu th m kh o tr h ẫn r r ng C ng tr nh kho họ tr nh ti y trong luận n s ho ph p s ng ng t gi T i xin m k t v hịu tr h nhiệm n u sist Hà Nội, ngày 4 tháng 8 năm 2015 Nghi n c u sinh Phạm Văn Hưởng iii LỜI ẢM N Tr ớ h t em xin g i lời m ơn sâu sắ tới PGS TS Nguyễn Ngọ t nh hỉ o v s hữ s i s t gi p em ho n th nh luận nny Xin trân trọng m ơn Thầy C trong Hội C ph n iện nhận x t hỉ r những khi m khuy t B nh tận ng nh gi luận n v Thầy luận n ho n thiện hơn Xin trân trọng m ơn Thầy C tr ờng Đ i họ C ng nghệ - Đ i họ Quố gi H Nội Phong h gi ng y v s hỉ o nhiệt t nh Thầy C th s em những ki n th quý u ũng nh những ịnh h ớng ng nghệ tốt u về hệ thống nh ng Xin hân th nh m ơn nh v phần hị em trong nh m nghi n gp mềm nh ng t i tr ờng Đ i họ ý hữu h v C ng nghệ - Đ i họ Quố gi H Nội về s phối h p nghi n u . Hà Nội, ngày 4 tháng 8 năm 2015 Nghi n c u sinh Phạm Văn Hưởng iv MỤ BẢNG THUẬT NGỮ LỤ .................................................................................................. IV KÝ HIỆU ............................................................................................... BẢNG VII D NH MỤ BẢNG ............................................................................................. X D NH MỤ HÌNH VẼ..................................................................................... XII MỞ Đ U ......................................................................................................................... HƯ 1 NG 1. TỔNG QU N ........................................................................................... 5 1.1. Tổng quan về tối ưu hệ thống nhúng và phần mềm nhúng ................................... 1 1 1 Tối u ơn m 1 1 2 Tối u m 1 1 3 C gi i o n tối 5 10 11 11 12 ti u ........................................................................................... ti u ............................................................................................. u ........................................................................................... 1.2. Hiện trạng và thách th c ....................................................................................... 1 2 1 Hiện tr ng v th h th trong gi i o n thi t k ............................................... 1 2 2 Hiện tr ng v th h th trong gi i o n lập tr nh .............................................. 1 2 3 Hiện tr ng v th h th trong gi i o n th thi ............................................... 1.3. Phư ng pháp và nội dung nghi n c u .................................................................. 12 14 16 18 1 3 1 Ph ơng ph p nghi n 1 3 2 Nội ung nghi n 1.4. Tổng 18 18 19 u .................................................................................... u .......................................................................................... t chư ng .................................................................................................... HƯ NG 2. T I ƯU PH N MỀM NHÚNG TRONG GI I ĐOẠN THIẾT KẾ ... 20 2.1. Tối ưu hiệu năng trong giai đoạn thi t ............................................................. 20 2 1 1 Tối u hiệu n ng tr n i u lớp ................................................................ 21 2.1.2. Tối u hiệu n ng tr n huy n ổi m h nh .................................................. 34 2.2. Tối ưu bộ nhớ trong giai đoạn thi t ................................................................. 40 2 2 1 Tối u ộ nhớ hi m ng tr n sắp x p t -pô .............................................. 40 2 2 2 Tối u ộ nhớ hi m ng tr n huy n ổi m h nh .................................... 49 2.3. Tối ưu đa mục ti u dựa tr n biểu đồ lớp .............................................................. 55 2.4. Tổng t chư ng .................................................................................................... 61 i HƯ NG 3. T I ƯU PH N MỀM NHÚNG TRONG GI I ĐOẠN LẬP TRÌNH . 64 3.1. Quá trình bi n dịch chéo và các m c tối ưu ......................................................... 65 3.2. Tối ưu mã nguồn m c cao độc lập máy đích ........................................................ 65 3 2 1 Cơ sở lý thuy t về tối u m ngu n m o...................................................... 65 3 2 2 C i ti n tối u ộ tr n th y th i u th t ơng ơng ..........................70 3 2 3 C i ti n hiệu n ng phần mềm nh ng tr n n n ữ liệu .................................. 76 3.3. Tối ưu mã hợp ngữ hướng đ n các PU hệ thống nhúng .................................... 3 3 1 C ph ơng ph p tối u ơ n tr n m h p ngữ......................................... 3 3 2 Tối u hiệu n ng tr n lập lị h lệnh ........................................................ 3 3 3 Tối u iện n ng ti u th tr n lập lị h lệnh ........................................... 3.4. Tổng t chư ng .................................................................................................... HƯ NG 4. T I ƯU PH N MỀM NHÚNG TRONG GI I ĐOẠN THỰ 4.1. Tối ưu môi trường thực thi .................................................................................... 79 80 83 91 94 THI ... 95 96 4 1 1 Kỹ thuật i n ị h t m ...................................................................................... 4 1 2 Ph ơng ph p tối u tr n lập lị h ti n tr nh .................................................. 4 1 3 Tối u trong thời gi n th thi tr n huy n iệt h .................................... 4 1 4 Tối u iện n ng ti u th tr n kỹ nghệ ng v t i ấu h nh CPU ........... 4.2. Tối ưu dựa tr n cải ti n môi trường truyền dữ liệu ........................................... 96 96 97 100 103 4.3. Tối ưu hóa chư ng trình thực thi dựa tr n mã tự sửa ....................................... 104 4.4. Tổng t chư ng .................................................................................................. 105 KẾT LUẬN ................................................................................................................. D NH MỤ LUẬN ÔNG TRÌNH KHO HỌ N .................................................................................................................... 110 112 TÀI LIỆU TH M KHẢO .......................................................................................... PHỤ LỤ . TỔNG H P HƯ NG TRÌNH THỰ NGHIỆM...................... 119 P.1. ác chư ng trình và công cụ tối ưu .................................................................... P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 119 119 ơng tr nh tối u hiệu n ng tr n nh gi i u lớp ........................... 125 ơng tr nh tối u m ti u tr n i u lớp ...................................... 127 ơng tr nh tối u ộ nhớ tr n sắp x p t -pô .......................................... 127 ơng tr nh tối u tr n huy n ổi m h nh ............................................ 129 ơng tr nh phân t h m h p ngữ t m ấu h nh tối u .............................. 131 ơng tr nh lập lị h lệnh tối 132 Khung l m việ DSL v T4 ............................................................................. Ch Ch Ch Ch Ch Ch Ủ T 106 GIẢ LIÊN QU N ĐẾN u........................................................... ii P.2. ác chư ng trình sử dụng trong iểm ch ng........................................................................132 P 2 1 Ch ơng tr nh nhận ng hữ N m tr n Po ketPC..............................................................133 P 2 2 Ch ơng tr nh nhận ng hữ N m theo ị h v we........................................................134 P 2 3 Th p H Nội.......................................................................................................................................137 P 2 4 Ch ơng tr nh 8 quân Hậu..............................................................................................................137 P25C h ơng tr nh nh ng ho v Netduino Plus..........................138 P26C h ơng tr nh nh ng ho vi x lý MIPS........................................................................143 BẢNG HỈ MỤ...............................................................................................................................................144 iii BẢNG THUẬT NGỮ STT Từ vi t tắt ụm từ ti ng nh Mô tả 1 ALU Arithmetic and Logic Unit Bộ lôgic v số họ 2 ARM Advanced RISC Machine Máy RISC ti n ti n T n một lo i vi iều khi n tập o n Atmel, theo t n h i nh thi t k hip ầu tiên 3 AVR Alf and Vegard's RISC 4 CFG Control Flow Graph Bi u 5 CISC Complex Instruction Set Computer M y t nh với tập lệnh ph 6 CPU Central Processing Unit Bộ x lý trung tâm 7 CSE Common Subexpression Elimination Lo i ỏ i u th 8 DAG Directed Acyclic Graph Đ thị trình h ớng kh ng hu 9 DSL Domain Specific Language Ng n ngữ huy n iệt miền 10 DTG Dependent Task Graph Đ thị t 11 ES Embedded Software Phần mềm nh ng 12 ESD Embedded Software Design Thi t k phần mềm nh ng 13 ESMO Embedded Software Memory Optimization Tối u ộ nhớ phần mềm nh ng 14 ESPO Embedded Software Performance Optimization Tối u hiệu n ng phần mềm nhúng 15 FPU Floating Point Unit Đơn vị số 16 GCC GNU Compiler Collection Bộ tr nh i n ị h m ngu n mở GNU 17 GNU GNU's Not Unix Hệ iều h nh ngu n mở h ớng t ơng th h với Unix 18 GZIP GNU Zip Kỹ thuật n n GNU Zip 19 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Viện kỹ thuật iện v iện t 20 J2ME Java to Micro Edition Nền t ng J v thi t ị iv lu ng iều khi n tp on hung v ph thuộ ấu phẩy ộng ho t nh hất nhỏ gọn 21 JIT Just In Time Kỹ thuật i n 22 JVM Java Virtual Machine My oJv 23 LED Light Emitting Diode Điốt ph t qu ng 24 LCD Liquid Crystal Display M n h nh tinh th lỏng 25 MEM Maximum Entropy Model Mô h nh Entropy 26 MIPS Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages Bộ vi x lý kh ng ần ống lệnh ng ộ 27 MOO Multi-objective Optimization Tối u 28 MSIL Microsoft Intermediate Language Ng n ngữ trung gi n Mi rosoft 29 MSQ Measures of Software Quality Độ o 30 OMT Optimizing Embedded Software Based on Model Transformation Tối u phần mềm nh ng tr n huy n ổi m h nh 31 OOP Object-Oriented Programming Lập tr nh h 32 OS Operating System Hệ 33 OSC Optimizing Embedded Software Based on Simulation Code Tối u phần mềm nh ng tr n m m phỏng 34 PC Personal Computer Máy tính cá nhân 35 PHP Hypertext Preprocessor Ng n ngữ lập tr nh we 36 PMO Pareto Multi-objective Optimization Tối u 37 RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhi n 38 RISC Reduced Instruction Set Computer M y t nh với tập lệnh r t gọn 39 ROM Read Only Memory Bộ nhớ hỉ ọ 40 SDK Software Development Kit Bộ ng mềm 41 SOAP Simple Object Access Protocol Gi o th truy xuất ối t ơn gi n 42 SoC System on Chip Hệ thống t h h p tr n một hip 43 SOO Single Objective Optimization Tối u ơn m 44 SPE Software Performance Engineering Kỹ nghệ hiệu n ng phần mềm 45 SPO Software Performance Tối u hiệu n ng phần mềm v ịhtm m i tầng ti u hất l ng phần mềm ớng ối t ng iều h nh m PHP ti u P reto ph t tri n phần ng ti u Optimization 46 SQL Structured Query Language Ng n ngữ truy vấn 47 T4 Text Template Transformation Toolkit Bộ ng huy n ổi mẫu v n n 48 UML Unified Modeling Language Ng n ngữ m h nh h nhất 49 XML eXtensible Markup Language Ng n ngữ vi ấu tr tr n thống nh ấu mở rộng BẢNG CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Mô tả a sj Bi n t nh th a oj Bi n ối t pk C Th m số th Tập lớp trong một i u Msi Tập Tập ph ơng th t nh trong lớp th i i n t nh trong lớp th i Tập Tập ph ơng th ối t ng trong lớp th i i n ối t ng trong lớp th i Pmj Tập th m số trong ph ơng th vr j Bi n th m re j Ki u tr về V i s M oi V i o j trong một lớp ng th j trong một lớp k trong một ph ơng th hi u gọi ph ơng th ph ơng th Hệ số ph thuộ Hệ số ph th t nh th j th j th j hiệu n ng v o thuộ Hệ số ph thuộ th nh phần t nh hiệu n ng v o k hiệu n ng v o Hệ số ph thuộ th ối t ng thi ph ơng th nh phần ối t ng hiệu n ng v o k fp Hm nh gi hiệu n ng fm Hm nh gi ộ nhớ fe fc Hm nh gi iện n ng ti u th Hm nh gi hi ph f Hmm ti u to n f1 Hmm ti u hiệu n ng f2 S1 Hmm ti u ộ nhớ S2 Kích th ớc các ph ơng th c t nh S3 Kích th c th c thi các ph ơng th c t nh S4 Kích th ớc các bi n ối t S5 Kích th ớc các ph ơng th c ối t Kích th ớc các bi n t nh vii h th ớ th ng ng h th ớ th thi ph ơng S6 Kích th ớc th c thi các ph ơng th c ối t G Đ thị t U Tập ỉnh trong thị ph thuộ V Tập nh trong thị ph thuộ N Số t v M K h th ớ ộ nhớ hi m Sc K h th ớ ộ nhớ h m lệnh Se K h th ớ vùng nhớ he p ri Ki u ữ liệu tr về Ds x K h th ớ ộ nhớ h Một ấu tr ữ liệu ai Th nh phần ữ liệu th i trong ấu tr mi n H m th i trong ấu tr Ao Tổng số th nh phần ữ liệu trong x Mo K Tổng số h m trong một ấu tr t0 Thời gi n tr trong ộ nhớ wi Trọng số hmm tu Thời gi n trung nh n n một yte ữ liệu td Thời gi n trung nh gi i n n một yte tc r Thời gi n trung nh truyền một yte ữ liệu T Tổng thời gi n th T1 T2 Thời gi n x lý tr n iện tho i T3 Td Thời gi n ữ liệu Ti Tt Thời gi n t ng l n NI Số âu lệnh trong h ơng tr nh Ns Số gi i o n trong ki n tr Ts Kho ng thời gi n Tần số s Số ấu tr ng v ph thuộ ng t ng ấp ph t ộng khi th thi t v v i ữ liệu t nh một th nh phần trong ấu tr mới tor một yte ữ liệu ti u i Tỉ lệ n n thi Thời gi n x lý tr n m y i tr n h ờng truyền Thời gi n gi m Tổng thời gi n ti t kiệm ờng ống lệnh một gi i o n trong viii ờng ống ta Thời gi n th si Thời gi n trễ nd Số o n trễ SI k Nh m lệnh EI k-1 SN k Tập C hiện một lệnh âu lệnh th i một âu lệnh gi i m trong lệnh th sổ lệnh t i thi t i ớ k – 1 lệnh ti p theo trong huỗi lệnh Hm nh gi ớ k hiệu n ng n ầu ịnh ngh ệ quy t i ớ k PCPU Điện n ng ti u th CPU Pd Điện n ng ti u th ộng Ps Điện n ng ti u th o onm Pl Điện n ng l ng ph Cc Điện ung fx Vc Tần số  Tỉ lệ số ổng l gi E1 N ng l ng ti u th h ơng tr nh với ấu h nh ầy E2 N ng l ng ti u th h ơng tr nh với ấu h nh tối u N ng l ng ti t kiệm h ng h trong CPU Điện p th y ổi tr ng th i Nu Tổng số ơn vị h n ng trong CPU Nu1 Tổng số ơn vị h n ng ix s ng trong CPU DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. C Bảng 2.2. C th m số s ng nh gi hiệu n ng.......................................................................21 ộ o nh h ởng n hiệu n ng......................................................................................22 Bảng 2.3. Thống k ộ o v gi trị h m nh gi hiệu n ng.................................................29 Bảng 2.4. Tổng h p thời gi n th thi Bảng 2.5. M i tr ờng th h ơng tr nh v...............................................................................30 thi h ơng tr nh..........................................................30 Bảng 2.6. Tổng h p th m số ộ o v h m nh gi hiệu n ng h ơng tr nh Netduino_8digit....................................................................................................................................................33 Bảng 2.7. Tổng h p k t qu tối u v th nghiệm th t.................................................................39 Bảng 2.8. Tổng h p k t qu tối u v th nghiệm th t.................................................................55 Bảng 2.9. Tổng h p th m số ộ o v gi trị Bảng 3.1. Th y th lệnh ph t p.................................................................................................................67 Bảng 3.2. Di huy n m hmm ti u....................................................61 tối u...............................................................................................................68 Bảng 3.3. Minh họ ớ Bảng 3.4. M i tr ờng th nghiệm.............................................................................................................74 Bảng 3.5. Thời gi n th h ng minh h i i u th thi v k h th ớ t ơng ơng.....................................71 h ơng tr nh.................................................................75 Bảng 3.6. M i tr ờng ph t tri n v th hiện ng ng...................................................................78 Bảng 3.7. Tổng h p thời gi n th thi phi n n kh ng n n............................................................78 Bảng 3.8. Tổng h p thời gi n th thi phi n n n n ữ liệu........................................................79 Bảng 3.9. Kỹ thuật ổi t n th nh ghi...........................................................................................................81 Bảng 3.10. Th y th lệnh ph t p ằng lệnh ơn gi n.............................................................82 Bảng 3.11. Tổng h p k t qu tối u hiệu n ng tr n lập lị h ho ki n tr ờng ống lệnh.............................................................................................................................................................................88 Bảng 3.12. Tổng h p k t qu tối u hiệu n ng tr n lập lị h ho ki n tr siêu vô h ớng in-order......................................................................................................................................................89 Bảng 3.13. Tổng h p k t qu tối u hiệu n ng tr n lập lị h ho ki n tr si u v h ớng out-of-order.............................................................................................................................................90 x Bảng 3.14. Đ nh gi iện n ng ti u th th ng qu Cc khi lập lị h theo G................................93 Bảng 3.15. Đ nh gi iện n ng ti u th th ng qu Cc khi lập lị h theo thuật to n List.......93 Bảng 4.1. Chuy n iệt h m ngu n.........................................................................................................98 Bảng 4.2. Tổng h p k t qu tối u iện n ng ti u th Bảng P.1. C lớp ngữ ngh v tr Bảng P.2. Tổng h p tr n t i ấu h nh CPU.............103 qu n h nh trong si u m h nh......................................125 h ơng tr nh th nghiệm ho MIPS.....................................................143 xi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Cấu tr tổng th luận n ------------------------------------------------------------ 4 Hình 1.1: Quy tr nh ph t tri n hệ thống nh ng theo ph ơng ph p truyền thống ----------- 6 Hình 1.2: Quy tr nh ph t tri n hệ thống nh ng theo ph ơng ph p Hình 1.3: Quy tr nh thi t k v xây ng phần ng thi t k ----------- 6 ng ------------------------------------------- 7 Hình 1.4: M h nh tối u tổng th trong ph t tri n phần mềm nh ng ----------------------- 8 Hình 1.5: Quy tr nh nghi n u v tri n kh i trong luận Hình 2.1: Quy tr nh nghi n u v th Hình 2.2: Một i u lớp nghiệm tối u n ---------------------------------- 17 tr n i u lớp -------------- 21 h ơng tr nh Netduino_8digit ------------------------------- 25 Hình 2.3: K t qu t nh ộ ov hm nh gi hiệu n ng -------------------------------- 26 Hình 2.4: C iu lớp h ơng tr nh Netduino_8digit-------------------------------- 27 Hình 2.5: C iu lớp h ơng tr nh Netduino_LCD --------------------------------- 28 Hình 2.6: C iu lớp h ơng tr nh Netduino_SerialPort -------------------------- 28 Hình 2.7: Bi u so s nh h m hiệu n ng tr n h i Hình 2.8: Bi u so s nh thời gi n th Hình 2.9: Tập iu lớp thi th iu lớp ------------------------------ 29 t ------------------------------------------- 30 h ơng tr nh Netduino_8digit --------------------------- 32 Hình 2.10: K t qu tối u hiệu n ng tr n i u lớp ------------------------------------ 33 Hình 2.11: Quy tr nh nghi n u v th nghiệm tối u hiệu n ng tr n huy n ổi mô hình ----------------------------------------------------------------------------------------------- 34 Hình 2.12: M h nh n ầu ---------------------------------------------------------------------- 37 Hình 2.13: M h nh tối u ------------------------------------------------------------------------ 37 Hình 2.14: Đặ t ng v n Hình 2.15: Minh họ Hình 2.16: L ặ t n sinh t n ầu v họn ph p huy n ổi v Hình 2.17: Quy tr nh nghi n ộng từ m h nh------------------------------ 37 ặ t tối u ------------------------------------------ 38 iu u ph ơng ph p tối xii so s nh hiệu n ng ----------------------- 38 u ộ nhớ tr n sắp x p t -pô ---- 40 Hình 2.18: Cấu tr một h ơng tr nh C/C++ -------------------------------------------------- 41 Hình 2.19: Tổ h ộ nhớ khi th hiện h ơng trình --------------------------------------- 43 Hình 2.20: Cấp ph t v gi i ph ng vùng nhớ ng n x p khi th Hình 2.21: Đ thị ph thuộ m - un nhận Hình 2.22: Đặ t ng v n n thi h m ------------------ 43 ng hữ N m ----------------------------------- 46 thị ph thuộ ----------------------------------------- 46 Hình 2.23: Minh họ một phần tập huỗi t -pô ------------------------------------------- 47 Hình 2.24: C ng ộ nhỏ hi m huỗi t -p Hình 2.25: Bi u Hình 2.26: M hi m hi m ung l ng ộ nhớ theo ng ộ nhớ th ng nhỏ nhất ------------------ 47 huỗi t -pô -------------------------------- 47 t ---------------------------------------------------- 48 Hình 2.27: Quy tr nh nghi n u v th nghiệm ph ơng ph p tối u ộ nhớ hi m ng tr n huy n ổi m h nh ---------------------------------------------------------------------- 49 Hình 2.28: M h nh ữ liệu n ầu ------------------------------------------------------------- 53 Hình 2.29: Minh họ ng v n ặ t n m h nh Hình 2.30: Phân t h m h nh v t nh gi trị h m Hình 2.31: L nh gi họn ph p i n ổi v so s nh m Hình 2.32: M h nh tối u ộ nhớ hi m Hình 2.33: Quy tr nh tối u m n ầu ---------------------------- 53 hi m ộ nhớ -------------------------- 54 ng ộ nhớ ------------------- 54 ng ------------------------------------------------ 54 ti u tr n i u lớp ------------------------------- 56 Hình 2.34: M h nh ấp ph t truy xuất ộ nhớ trong qu tr nh th thi h ơng tr nh h ớng ối t ng ------------------------------------------------------------------------------------- 58 Hình 2.35: Một i u Hình 2.36: Đặ t lớp ng v n h ơng tr nh -------------------------------------------------- 59 n iu lớp ----------------------------------------------- 59 Hình 2.37: K t qu phân t h th m số v t nh gi trị Hình 2.38: Bi u ti u -------------------- 60 thống k k t qu tối u P reto -------------------------------------------- 61 Hình 3.1: Qu tr nh i n ị h h o v Hình 3.2: Đ thị lu ng m tối u ---------------------------------------- 66 iều khi n --------------------------------------------------------------- 69 Hình 3.3: Quy tr nh tối u Hình 3.4: Khối ơ hmm tr n i u th t ơng ơng ---------------------------------- 70 n v D G t ơng ng ----------------------------------------------------- 72 xiii Hình 3.5: Minh họ x lý lo i ỏ i u th on chung --------------------------------------- 73 Hình 3.6: M sinh r từ D G kh ng h m Hình 3.7: M h nh th i u th nghiệm th y th Hình 3.8: Bi n ị h v l t ơng ơng --------------------------- 74 họn tối u với GCC ---------------------------------------------- 75 Hình 3.9: So s nh thời gi n th Hình 3.10: Quy tr nh nghi n Hình 3.11: M h nh h t -------------------------------------------- 73 thi phi n u tri n kh i tối i ti n hiệu n ng Hình 3.12: So s nh thời gi n th u vonn tr n n n tr n lập lị h Hình 3.14: Minh họ thời gi n trễ trong ki n tr ữ liệu ------------------- 76 ữ liệu ---------------------------------- 77 thi khi n n v kh ng n n Hình 3.13: Quy tr nh tối u hiệu n ng Hình 3.15: Ki u ph thuộ ghi n h ơng tr nh ----------------------- 75 ữ liệu ------------------------ 79 lệnh ---------------------------- 83 ờng ống lệnh ------------------------- 84 ọ --------------------------------------------------------- 85 Hình 3.16: Ki u ph thuộ ghi sau ghi ---------------------------------------------------------- 85 Hình 3.18: Minh họ th Hình 3.17: Ho t ộng hiện lệnh trong ki n tr n trong CPU ki n tr si u v h ớng ------------------------- 85 si u v h ớng -------------------------- 86 Hình 3.19: Bi u iễn một nhiễm sắ th trong G -------------------------------------------- 87 Hình 3.20: Bi u nh gi m i ti n hiệu n ng tr n lập lị h lệnh ho ki n tr ờng ống lệnh -------------------------------------------------------------------------------- 89 Hình 3.21: Bi u nh gi m i ti n hiệu n ng tr n lập lị h lệnh ho ki n tr si u v h ớng in-order ------------------------------------------------------------------------ 90 Hình 3.22: Bi u nh gi m i ti n hiệu n ng tr n lập lị h lệnh ho ki n tr si u v h ớng out-of-order ------------------------------------------------------------------- 91 Hình 3.23: Quy tr nh tối u iện n ng ti u th Hình 3.24: Bi u theo thuật to n G tr n lập lị h lệnh ------------------ 91 so s nh m ộ ti t kiệm iện n ng ti u th tr n lập lị h lệnh v List ------------------------------------------------------------------------- 93 Hình 4.1: So s nh giữ tối u t nh v tối u ộng m ngu n huy n iệt h --------- 98 Hình 4.2: Quy tr nh nghi n u v th nghiệm tối u n ng l ng tr n ấu h nh CPU --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 99 Hình 4.3: Th hiện Sim-Wattch m phỏng ti u th n ng l xiv ng ---------------------- 102 Hình 4.4: Một phần k t qu ti u th Hình 4.5: Bi u nh gi m iện n ng----------------------------------------------- 102 iện n ng ti t kiệm từ Hình P.1: Một phần si u m h nh ho DSL thi t k Hình P.2: V n ph m XML m Hình P.3: Thi t k thị t Hình P.4: Mẫu T4 sinh m ấu h nh tối u ------------------ 103 thị t v ph thuộ ------------ 121 t si u m h nh ---------------------------------------------- 122 v ph thuộ trong khung l m việ ------------------------- 122 ặ t thị ph thuộ ------------------------------------------ 123 Hình P.5: Thi t k si u m h nh ho DSL ặ t m h nh ữ liệu trừu t Hình P.6: S ng khung l m việ thi t k m h nh ữ liệu trừu t Hình P.7: Minh họ mẫu T4 lấy ặ t từ i u Hình P.8: Gi o iện h ơng tr nh tối u ng ----------- 124 ng -------------- 124 lớp -------------------------------------- 125 tr n nh gi m h nh---------------------- 126 Hình P.9: Minh họ m ngu n h ơng tr nh tối u hiệu n ng ----------------------------- 126 Hình P.10: Ch ơng tr nh tối u m Hình P.11: Ch ơng tr nh tối u m ti u P reto hi m tr n ng ộ nhớ Hình P.12: Mã ngu n h nh h ơng tr nh tối u ộ nhớ Hình P.13: Gi o iện h ơng tr nh tối u nh gi m h nh --------- 127 tr n sắp x p t -pô------- 128 tr n sắp x p t -pô -------- 129 tr n huy n ổi m h nh ----------------- 130 Hình P.14: M ngu n phân t h m h nh ----------------------------------------------------- 131 Hình P.15: Ch ơng tr nh phân t h v t o ấu h nh tối u --------------------------------- 131 Hình P.16: Gi o iện h ơng tr nh lập lị h--------------------------------------------------- 132 Hình P.17: Ch ơng tr nh nhận Hình P.18: M h nh ng hữ N m ----------------------------------------------- 133 i ti n hiệu n ng Nhận Hình P.20: Giao iện m - un nhận ng hữ N m phân t n ------------------- 134 ng hữ N m tr n iện tho i i ộng ------------- 135 Hình P.21: M ngu n ị h v we ------------------------------------------------------------ 135 Hình P.19: C i ti n hiệu n ng nhận Hình P.22: M ngu n x ng hữ N m phân t n tr n iện tho i i ộng -- 136 lý tr n iện tho i i ộng ----------------------------------------- 136 Hình P.23: Gi o iện h ơng tr nh th p H Nội --------------------------------------------- 137 Hình P.24: Gi o iện h ơng tr nh 8 quân Hậu ---------------------------------------------- 138 xv Hình P.25: Hệ thống nh ng iều khi n n LED 8 số -------------------------------------- 139 Hình P.26: Một phần m ngu n h ơng tr nh Netduino_8digit --------------------------- 139 Hình P.27: Hệ nh ng hi n thị m n h nh với v m n h nh HD44780U ----------------------------------------------------------------------------------------- 140 Hình P.28: Sơ k t nối với m n h nh HD44780U ----------- 140 Hình P.29: Một phần m ngu n h ơng tr nh Netduino_LCD----------------------------- 141 Hình P.30: Sơ gh p nối iều khi n iốt ---------------------------- 142 Hình P.31: Một phần m ngu n h ơng tr nh Netduino_SerialPort ---------------------- 142 xvi