编译器的性能监控_分析和调试方案.docVIP

第30卷 第12期 计 算 机 工 程 Computer Engineering 2004年6月 June 2004 № 12 Vol.30 文献标识码：A · 基金项目论文· 中图分类号： TP302.7 文章编号：1000—3428(2004)12 —0037—03 编译器的性能监控、分析和调试方案 连瑞琦，干 戈，吕 方 (中国科学院计算技术研究所系统结构室，北京 100080) 要：介绍了在基于IA64体系结构的高性能优化编译器ORC的性能调试阶段所开发的工具、利用的方法和积累的经验。实验数据部分给出 摘 了ORC性能调试阶段的实际情况，证明了文中介绍的工具、经验和方法在找到新的优化机会、快速定位并排除性能下降和保持性能稳步上升 等多方面都是行之有效的。 关键词：编译器；性能监控；分析；调试 Approach of Performance Monitoring, Analyzing and Tuning of Compiler LIAN Ruiqi，GAN Ge，LV Fang (Computer Architecture Laboratory, Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Science,Beijing 100080) 【 Abstract 】This paper introduces the methodology used in analyzing and tuning ORC (open research compiler), an open resource compiler based on IA64 architecture. It consists of a series of tools, methods and some experiences. Some successful stories and real performance trend can prove that it is a practical and effective methodology and it can also be used in the performance analysing and tuning of other applications. 【Key words】Compiler；Performance monitoring；Analysis；Tuning 1 概述 性能是优化编译器的一个重要指标，直接决定了整个编 译器项目是否能取得成功。因此，除总体设计、编码、正确 性调试外，性能的监控和分析调试也是开发高性能优化编译 器过程中必不可少的重要部分。但是，由于不存在公认的比 较成熟的、系统化的方法进行性能的监控和调试，编译器项 目性能调试人员往往需要进行大量工作，但却收获甚微。 本文介绍的是基于通用芯片的编译器的系统化的性能监 控、分析和调试策略，至今尚没有见到和本文完全类似的工 作。和本文相关的工作有以下几类：(1)性能调试工具：除 将要提到的PFMON[1]外，Vtune[3]是Intel开发的基于IA64体系 结构的性能调试工具，它的内核与PFMON是相同的。(2)基 于IA64体系结构的编译器系统：这些编译器系统有SGI 的 Pro64[4] ，GNU的GCC, Intel的 ECC, UIUC的IMPACT[7] 等 。 (3) 针对多线程、SMP 等并行体系结构编译器的性能的调 整，这些文献的针对性非常强，重点在于提高某类应用的性 能，而不是讨论编译器性能调试的方法学问题。 2 ORC性能调试工具和方法 2.1 基本构架 总体来讲，在ORC 中，性能调试阶段主要由性能监 控、性能分析和性能调试3部分组成，各部分的作用是：性 能分析帮助找到原始设计中的缺陷并且找到新的优化机会， 并且帮助理解各个优化阶段之间的相互作用。性能监控跟踪 每天的性能变化趋势。在开发期间，每天都有新的改动加 入，这些改动可能造成意想不到的性能下降，因为开发人员 不可能预料到自己改动的所有副作用，这时需要及时发现这 个变化，这样才有利于很快地定位出造成下降的原因，并解 决问题。此外，性能监控还有助于量化地了解每种优化或改 动对性能的影响。性能调试是指在性能分析的基础上进行优 化种类和优化方案的取舍，并为每种优化找到适当的评价函 数和启发式信息。 这3者之间的关系如图1所示。 变化趋势 工具集 性能变化 化原因 发现优化机会 选择最优算法 图1 性能监控、性能分析和性能调试之间的关系 在ORC的开发过程中，性能分析、性能监控和性能调 试都发挥了其应有的作用，取得了较好的效果。在这个过程 中，我们开发和使用了若干工具，摸索和总