Effective Software

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. Introduction, modern computer architecture, C compilers.

2. Bentley's rules, C compiler, profiling.

3. Benchmarking, measurements, metrics, statistics, WCET, timestamping.

4. Scalable synchronization from mutexes to RCU (read-copy-update), transactional memory, scalable API.

5. Memory access efficient programming with caches, dynamic memory allocation (malloc, NUMA, ...)

6. Serialization of data structures JSON, XML, protobufs, AVRO, cap'n'proto, mmap/shared memory.

7. Program run virtual machine, byte-code, Java compiler, JIT compiler, relation to machine code, byte-code analysis, dissasembly of Java byte-code, optimization in compilers, program performance analysis, profiling.

8. Data concurrency in JVM multi-threaded access to data, locks monitoring, atomic operations, lock-less/block-free data structures, non-blocking algorithms (queue, stack, set, dictionary), data races, synchronization.

9. Efficient servers, C10K, non-blocking I/O, efficient networking, threads.

10. JVM Memory analysis (dynamic/static), data structures, collections for performance.

11. JVM Object allocation, bloom filters, references, effective caching.

12. Virtualization (IOMMU, SR-IOV, PCI pass-through, virtio, ).

13. Memory Management in JVM Memory Layout, Garbage Collectors.

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:

https://esw.pages.fel.cvut.cz/

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)