Popis předmětu - B4M36ESW
Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
Webová stránka:
https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/b4m36esw/start
Anotace:
V předmětu Effektivní software se seznámíte s problematikou optimalizace softwaru a algoritmů při omezených zdrojích. Předmět se zaměřuje na efektivní využití moderních hardwarových architektur, tj. vícejádrových a víceprocesorových systémů se sdílenou pamětí. Přednášené techniky se student naučí implementovat v jazycích C a Java. Hlavní témata jsou: optimalizace kódu, efektivní datové struktury a využití cache paměti procesoru, datové struktury ve vícevláknových aplikacích, implementace výkonných síťových serverů.
Osnovy přednášek:
| 1. | | Úvod: jak psát efektivní programy, moderní počítačové architektury, spotřeba energie |
| 2. | | Běh programu - virtuální stroj, byte-code, kompilátor jazyka Java, JIT kompilátor, vazba na strojový kód, analýza byte-code, zpětná dekompilace Java byte-code, optimalizace v kompilátorech, analýza výkonnosti programu |
| 3. | | Měření výkonnosti programu, metriky, statistiky, WCET, timestamping, profiling (perf, *trace, cachegrind) |
| 4. | | Škálovatelná synchronizace - od mutexů k RCU (read-copy-update), transakční paměť, škálovalné API, SIM komutativita |
| 5. | | Konkurence v JVM - více-vláknové přístupy k datům, monitoring zámků, atomické operace, lock-less/block-free datové struktury, neblokující algoritmy (fronta, zásobník, množina, slovník) |
| 6. | | Efektivní servery, C10K problém, využití neblokujících IO pro efektivní zpracování síťových požadavků, nativní vyrovnávací paměť v JVM |
| 7. | | Serializace datových struktur - JSON, XML, protobufs, AVRO, cap'n'proto, mmap/sdílená paměť |
| 8. | | Přístup k paměti - efektivní programování s použitím vyrovnávací paměti, dynamická alokace paměti (malloc, NUMA, .) |
| 9. | | Reprezentace objektu v JVM - statická a dynamická analýza paměti, reprezentace dat, datové struktury redukující zátěž správy paměti |
| 10. | | JVM - alokace objektu, bloom filters, typy odkazů na instance, efektivní vyrovnávací paměť |
| 11. | | Správa paměti v JVM - organizace paměti, algoritmy správy paměti a jejich parametrizace |
| 12. | | Virtualizace (IOMMU, SR-IOV, PCI pass-through, virtio, .) |
| 13. | | Běh programu - kompilátor jazyka C (modifikátor restrict, optimalizace), SIMD |
Osnovy cvičení:
Literatura:
| [1] | | MIT: Performance-engineering-of-software-systems |
| [2] | | Oaks, S.: Java Performance: 2nd Edition. O'Reilly, USA 2020. |
| [3] | | Jones, R., Hosking, A., Moss, E.: The Garbage Collection Handbook - The Art of Automatic Memory Management. CRC Press, USA 2012. |
| [4] | | Herlihy, M., Shavit, N.: The Art of Multiprocessor Programming. Morgan Kaufman, 2008. |
| [5] | | Fog, A.: The microarchitecture of Intel, AMD and VIA CPU, 2016. |
| [6] | | Drepper U.: What every programmer should know about memory, 2007 |
| [7] | | Jain, R.: The Art of Computer Systems Performance Evaluation. Wiley, New York 1991. (slides, book) |
| [8] | | Lilja, D. J.: Measuring Computer Performance: A Practitioner?s Guide. Cambridge University Press, 2000. (book web site, Supplemental Teaching Materials) |
Požadavky:
znalosti z oblasti architektury počítačů, jayzků C a Java
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 3.6.2023 17:50:03, semestry: Z/2024-5, Z/2023-4, L/2022-3, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |