Tema 7 Objetivos del Tema - UNED

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática
Javier Vélez Reyes jvelez@lsi.uned.es
Procesadores de Lenguajes
Tema 7
Optimización de código
Aprender qué es la optimización
Aprender a diferenciar entre
Optimización de código intermedio
Optimización de código final
Javier Vélez Reyes
jvelez@lsi.uned.es
Objetivos del Tema
Aprender a obtener un buen rendimiento
Estudiar la estructura de un optimizador de CI
Entender transformaciones básicas de optimización
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Javier Vélez Reyes jvelez@lsi.uned.es
Introducción
Optimización de código
Criterios de optimización
Obtención de un mayor rendimiento
Índice General
Estructura de un optimizador de Código intermedio
Transformaciones que preservan la función
Optimización de bucles
Javier Vélez Reyes jvelez@lsi.uned.es
Optimización de código
Introducción
La optimización del código es un proceso de transformación del
código intermedio mediante el cual se consigue mejorar la
velocidad de ejecución del mismo y reducir su tamaño.
Es difícil obtener un código eficiente directamente
Mediante la optimización se pretende que
El código final ejecutable sea más rápido
El código final ocupe menos espacio en memoria (compacto)
Dos tipos de transformaciones
Independientes de la máquina (capítulo 7)
Dependientes de la máquina (capítulo 6.III)
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Optimización de código
Técnicas de transformación
Reunir estadísticas sobre los programas fuente
Introducción
Evaluar la ventaja de un conjunto de optimizaciones
Es necesaria una muestra representativa de programas
Una técnica frecuente es el análisis de flujos de datos
Recopilar información sobre el modo en que se usan variables
Existen varios algoritmos para recopilar la información
Se considera el impacto de construcciones de lenguaje
Procedimientos
Apuntadores
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Criterios de optimización
Optimización de código
Una transformación debe preservar el significado del
programa fuente. Una optimización no debe cambiar el
resultado producido por un programa para una entrada
dada o causar un error
Una transformación debe acelerar los programas en una
cantidad mensurable.
A veces las transformaciones van dirigidas a optimizar el
tamaño del código.
A veces, una optimización podrá ralentizar ligeramente un
programa, pero será válida si, en general, mejora los programas
Una transformación debe ser ventajosa. No tiene
sentido incluir esfuerzos y ciclos de computo a una
optimización que no suponga mejora significativa
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Obtención de un mayor rendimiento
Aplicar algoritmos a distintos niveles
Código fuente
Código intermedio
Código objeto
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Optimización de código
El usuario puede perfilar el
programa, modificar
algoritmos y transformar
bucles
El compilador puede
mejorar los bucles, llamar a
procedimientos, calcular
direcciones
El compilador puede usar
registros, seleccionar
instrucciones o hacer
transformaciones locales
Análisis Léxico
Análisis Sintáctico
Análisis Semántico
Generación de código
intermedio
Optimización de código
intermedio
Generación de código
objeto
Estructura de un optimizador de Código intermedio
3 etapas
Análisis de flujo de
control
Análisis de flujo de
datos
Realización de
transformaciones
Optimización de código
Optimización de código
intermedio
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Optimización de código
Estructura de un optimizador de Código intermedio
Características
Las operaciones necesarias para implantar
construcciones de alto nivel se hacen explícitas en el
código intermedio de modo que es posible
optimizarlas
El código intermedio puede ser independiente de la
máquina objeto de modo que el optimizador no
cambia mucho si el generador de código se sustituye
Los programas se representan mediante grafos de
flujo en el que los nodos indican bloques básicos y
las aristas el flujo de control
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Principales fuentes para la optimización
Ejemplo
void clasificación (int m, n) {
int i, j;
int v;
if ( n 1 );
do j = j – 1; while ( a [j] > v );
if ( i >= j ) break;
x = a [i]; a [i] := a [j]; a [j] = x;
}
clasificación (m, j);
clasificación (i + 1, n);
}
B5
t6 := 4 * i
x := a [t6]
t7 := 4 * i
t8 := 4 * j
t9 := a [t8]
a [t7] := t9
t10 := 4 * j
a [t10] := x
goto B2
i := m – 1
j := ni
t1 := 4 * n
v := a [t1]
i := i + 1
t2 := 4 * i
t3 := a [t2]
if (t3 < v) goto B2
j := j -1
t4 := 4 * j
t5 := a [t4]
if (t5 > v) goto B3
If (i > j) goto B6
B2
B3
B4
t11 := 4 * i
x := a [t11]
t12 := 4 * i
t13 := 4 * n
t14 := a [t13]
a [t12] := t14
t15 := 4 * n
a [t15] := x
B6
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Principales fuentes para la optimización
Transformaciones que preservan la función
Eliminación de subexpresiones comunes
Una ocurrencia de una expresión E se denomina subexpresión
común si E ha sido previamente calculada y los valores de las
variables dentro de E no han cambiado desde el cálculo anterior
B5 B5
t6 := 4 * i
x := a [t6]
t7 := 4 * i
t8 := 4 * j
t9 := a [t8]
a [t7] := t9
t10 := 4 * j
a [t10] := x
goto B2
t6 := 4 * i
x := a [t6]
t8 := 4 * j
t9 := a [t8]
a [t6] := t9
a [t18] := x
goto B2
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Principales fuentes para la optimización
Transformaciones que preservan la función
Propagación de copias
La propagación de copias permite eliminar asignaciones
redundantes almacenando el valor de una expresión en una
variable de copia
a := d + e b := d + e
c := d + e
a := d + e
a := t
c := t
t := d + e
b := t
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Principales fuentes para la optimización
Transformaciones que preservan la función
Eliminación de código inactivo
Un código inactivo o inútil es aquél conjunto de proposiciones
que calculan valores que nunca llegan a utilizarse
Es poco probable que provenga del código fuente
Puede aparecer como resultado de otras transformaciones
depura := false; i := 0;
i++;
If (depura) then
println (‘i = ’, i);
depura := true; i := 0;
i++;
If (depura) then
println (‘i = ’, i);
i := 0;
i++;
i := 0;
i++;
println (‘i = ’, i);
Javier Vélez Reyes jvelez@lsi.uned.es
Principales fuentes para la optimización
Optimización de bucles
Traslado de código
Las transformaciones de traslado de código toman una
expresión que produce el mismo resultado independientemente
del número de veces que ésta se ejecuta y la ubica antes del
bucle.
Disminuye la cantidad de código en el bucle
‘antes del lazo’ supone la existencia de una entrada al lazo
while ( i

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Principales fuentes para la optimización
Optimización de bucles
Reducción de intensidad
Dentro de B3, j y t4 son
variables de inducción
puesto que ambas
variables están
vinculadas. Cuando j
disminuye en una unidad
t4 lo hace en 4
B5
t6 := 4 * i
x := a [t6]
t7 := 4 * i
t8 := 4 * j
t9 := a [t8]
a [t7] := t9
t10 := 4 * j
a [t10] := x
goto B2
i := m – 1
j := ni
t1 := 4 * n
v := a [t1]
i := i + 1
t2 := 4 * i
t3 := a [t2]
if (t3 < v) goto B2
j := j -1
t4 := 4 * j
t5 := a [t4]
if (t5 > v) goto B3
If (i > j) goto B6
B2
B3
B4
t11 := 4 * i
x := a [t11]
t12 := 4 * i
t13 := 4 * n
t14 := a [t13]
a [t12] := t14
t15 := 4 * n
a [t15] := x
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Principales fuentes para la optimización
Optimización de bucles
Reducción de intensidad
Cuando hay 2 o más
variables de inducción
dentro de un bucle es
posible suprimirlas todas
menos una mediante un
proceso de reducción de
intensidad
B5
t6 := 4 * i
x := a [t6]
t7 := 4 * i
t8 := 4 * j
t9 := a [t8]
a [t7] := t9
t10 := 4 * j
a [t10] := x
goto B2
i := m – 1
j := ni
t1 := 4 * n
v := a [t1]
t4 := 4 * j
i := i + 1
t2 := 4 * i
t3 := a [t2]
if (t3 < v) goto B2
j := j – 1
t4 := t4 – 4
t5 := a [t4]
if (t5 > v) goto B3
If (i > j) goto B6
B2
B3
B4
t11 := 4 * i
x := a [t11]
t12 := 4 * i
t13 := 4 * n
t14 := a [t13]
a [t12] := t14
t15 := 4 * n
a [t15] := x
B6
B6
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[AJO]
[GARRIDO]
AHO, SETHI, ULLMAN: Compiladores: Principios,
técnicas y herramientas,: addison-Wesley
Iberoamericana, 1990
A. Garrido, J. Iñesta, F. Moreno y J. Pérez.
2002. Diseño de compiladores. Universidad de
Alicante.
Bibliografía
9