Effective Software
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
BE4M36ESW | Z,ZK | 6 | 2P+2C | anglicky |
- Vztahy:
- Předmět BE4M36ESW nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět B4M36ESW (vztah je symetrický)
- Předmět BE4M36ESW může při kontrole studijních plánů nahradit předmět B4M36ESW
- Předmět BE4M36ESW nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět B4M36ESW (vztah je symetrický)
- Garant předmětu:
- Přednášející:
- Cvičící:
- Předmět zajišťuje:
- katedra počítačů
- 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.
- Požadavky:
-
znalosti z oblasti architektury počítačů, jayzků C a Java
- Osnova 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
- Osnova cvičení:
- Cíle studia:
- Studijní materiály:
-
[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)
- Poznámka:
- Další informace:
- Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Open Informatics - Software Engineering (povinný předmět oboru)
- Open Informatics - Computer Engineering (povinný předmět oboru)