Arch_rgz_1

Министерство образования и науки РФ Новосибирский государственный Технический Университет

Кафедра ПВТ

Лабораторная работа №1

по дисциплине «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем»

Факультет: ПМИ Группа: ПМИ-22 Студенты: Суслов А.В.

Матвеев Т.И. Преподаватель: Маркова В.П.

Новосибирск

2013

Задание №1. Определение времени работы прикладных программ, исследование зависимости времени выполнения программ от уровня оптимизации компилятора.

Условие задачи:

Вычисление числа Пи с помощью разложения в ряд по формуле:

π 4

параметр N – число итераций.

Результаты работы программы (OS Linux, gcc version 4.1.2 20080704)

№	Уровень	Способ измерения	Величина параметра	Время работы функции, с
	оптимизации	времени	прикладного
			алгоритма
1	-	rdtsc	1000000000	13.973894
2	-	clock_gettime()	1000000000	12.527948
3	-	утилита time	1000000000	11.398
4	-O0	rdtsc	1000000000	14.070491
5	-O0	clock_gettime()	1000000000	12.468819
6	-O0	утилита time	1000000000	11.46
7	-O1	rdtsc	1000000000	13.052217
8	-O1	clock_gettime()	1000000000	11.857621
9	-O1	утилита time	1000000000	10.185
10	-O2	rdtsc	1000000000	12.305494
11	-O2	clock_gettime()	1000000000	11.048015
12	-O2	утилита time	1000000000	10.360
13	-O3	rdtsc	1000000000	12.159691
14	-O3	clock_gettime()	1000000000	11.043224
15	-O3	утилита time	1000000000	10.401
16	-march=i386	rdtsc	1000000000	12.466791
17	-march=i386	clock_gettime()	1000000000	10.848194
18	-march=i386	утилита time	1000000000	10.07

Команды компиляции и запуска:

g++ -o main0 -Wall -lrt main0.cpp

g++ -O0 -o main0v0 -Wall -lrt main0.cpp g++ -O1 -o main0v1 -Wall -lrt main0.cpp g++ -O2 -o main0v2 -Wall -lrt main0.cpp g++ -O3 -o main0v3 -Wall -lrt main0.cpp

g++ -march=i386 -o main0i -Wall -lrt main0.cpp

./main0 -1000000000 > main0.t1

./main0v0 -1000000000 > main0v0.t1

./main0v1 -1000000000 > main0v1.t1

./main0v2 -1000000000 > main0v2.t1

./main0v3 -1000000000 > main0v3.t1

./main0i -1000000000 > main0i.t1

time ./main0 -1000000000 -x > main0.time time ./main0v0 -1000000000 -x > main0v0.time time ./main0v1 -1000000000 -x > main0v1.time time ./main0v2 -1000000000 -x > main0v2.time time ./main0v3 -1000000000 -x > main0v3.time time ./main0i -1000000000 -x > main0i.time

Исходный код программы:

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h>

#ifdef WIN32

#define METHODS 1

#else

#include <sys/times.h> #include <unistd.h>

struct timespec tstart1, tend1;

struct tms tstart2, tend2;

long clocks_per_sec = sysconf(_SC_CLK_TCK); long clocks;

#define METHODS 4

#endif

clock_t tm; clock_t t2; union ticks

{

unsigned long long t64;

struct s32 { long th, tl; } t32; } start, end;

double cpu_Hz = 2300000000ULL; // for 2.3 GHz CPU

int tv = 0;

void timerUp()

{

switch(tv)

{

case 0: // clock

tm = clock();

break;

case 1: // rdtsc #ifndef WIN32

asm("rdtsc\n": "=a"(start.t32.th), "=d"(start.t32.tl));

#endif

break;

case 2: // clock_gettime [GNU] #ifndef WIN32

clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tstart1);

#endif

break;

case 3: // times [GNU] #ifndef WIN32

times(&tstart2);

#endif

break;

}

}

float timerDown()

{

float r = 0;

switch(tv)

{

case 0:

t2 = clock();

r = (float)(t2 - tm) / (float)CLOCKS_PER_SEC;

break;

case 1:

#ifndef WIN32

asm("rdtsc\n": "=a"(end.t32.th), "=d"(end.t32.tl)); r = (end.t64-start.t64)/cpu_Hz;

#endif

break;

case 2:

#ifndef WIN32

clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tend1);

r = tend1.tv_sec-tstart1.tv_sec + 0.000000001 * (tend1.tv_nsec-

tstart1.tv_nsec);

#endif

break;

case 3:

#ifndef WIN32 times(&tend2);

clocks = tend2.tms_utime - tstart2.tms_utime; r = (float)clocks / clocks_per_sec;

#endif

break;

}

return r;

}

void setTimingMethod(int a)

{

if(a < 0 || a > METHODS) printf("Method #%d is not available\n", a); else tv = a;

}

double pi_decomp(int N)

{

double r = 4;

for(int i = 1; i < N; i++)

r += 4.0 / (double)(2 * i + 1) * (i % 2 ? -1.0 : 1.0); return r;

}

void timedWork(long d, int a = 0)

{

setTimingMethod(a);

timerUp();

double v = pi_decomp(d);

printf("#%d: Time elapsed: %f sec. [value=%f]\n", a, timerDown(), v);

}

int main(int argc, char *argv[])

{

bool ui = true; bool utime = false; int d = 0;

if(argc >= 2)

{

for(int i = 1; i < argc; i++)

if((argv[1][0] != '-') && (argv[1][0] != '/'))

{

printf("Error: wrong argument (%s)\n", argv[1]); exit(1);

}

d = atoi(argv[1] + sizeof(char));

if(argc >= 3)

{

if(argv[2][1] == 'x') utime = true; // only for utility time

}

ui = false;

}

else

{

printf("Enter a parameter N: "); scanf("%d", &d);

}

if(d <= 0)

{

printf("Error: wrong parameter N\n"); exit(2);

}

if(!utime)

for(int i = 0; i < METHODS; i++) timedWork(d, i);

else

printf("Value: %9f\n", pi_decomp(d));

#ifdef WIN32

if(ui) system("pause");

#endif

return 0;

}