Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Оптимизирующая двоичная трансляция как путь к архитектуре будущего Дмитрий
Содержание
- 1. Оптимизирующая двоичная трансляция как путь к архитектуре будущего Дмитрий
- 2. План Что такое ДТПрименение/типы ДТОбзор ДТ-проектовПринципиальная схема ДТУровни трансляцииОтличия/преимущества ДТ от традиционной трансляцииДТ и архитектуры будущего
- 3. Что такое Двоичная Трансляция (ДТ)Английское название: Binary
- 4. Применение двоичной трансляцииДТ может применяться для различных
- 5. Типы СДТ для Architecture enablingСДТ уровня приложений(ABTS
- 6. JIT – это не ДТJust-In-Time Compilation (JIT)
- 7. Примеры продуктов с ДТ
- 8. Принципиальная схема СДТСистема Двоичной ТрансляцииКэш Трансляций
- 9. Уровни оптимизацииИнтерпретаторЧтобы не транслировать «одноразовый» кодНачало профилированияБыстрый
- 10. Отличия от традиционной трансляцииОграничения, присущие ДТ:Вместо языка
- 11. Отличия от традиционной трансляцииОграничения, присущие ДТ:Вместо языка
- 12. Преимущества ДТ: знание конкретной целевой архитектурыВнутри одного
- 13. Преимущества ДТ: знание динамического поведения программыПрофильная информацияИнформация
- 14. Преимущества ДТ: отсутствие границ для оптимизацииЕдиницы трансляции
- 15. Преимущества ДТ: адаптация + право на ошибкуСДТ
- 16. Исчерпанные резервы производительности:Тактовая частотаКонвейеризацияИзбыточность (неоптимальность) кодаАктуальные резервы:Параллелизм.Современные
- 17. КристаллCPUСК1CPU СК3CPU СК2СК1 code BСК3 code 1СК2
- 18. ЛитератураJames Smith, Ravi Nair. “Virtual Machines :
- 19. Слайд 19
- 20. Скачать презентанцию
План Что такое ДТПрименение/типы ДТОбзор ДТ-проектовПринципиальная схема ДТУровни трансляцииОтличия/преимущества ДТ от традиционной трансляцииДТ и архитектуры будущего
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Оптимизирующая двоичная трансляция как путь к архитектуре будущего Дмитрий Масленников Андрей
Чудновец
Сергей Щербинин
Слайд 2План
Что такое ДТ
Применение/типы ДТ
Обзор ДТ-проектов
Принципиальная схема ДТ
Уровни трансляции
Отличия/преимущества ДТ от
традиционной трансляции
ДТ и архитектуры будущего
Слайд 3Что такое Двоичная Трансляция (ДТ)
Английское название: Binary Translation
ДТ – это
преобразование программы, написанной на языке машинных инструкций
В термины инструкций той
же или другой архитектурыС возможным изменением поведения программы
С возможным применением оптимизаций
Система Двоичной Трансляции (СДТ) помимо ДТ может содержать ряд других специализированных компонент, обусловленных назначением системы
x86 code
ARM code
ДТ
СДТ
Слайд 4Применение двоичной трансляции
ДТ может применяться для различных целей в разных
областях:
Межплатформенная совместимость
Динамическая оптимизация
Симуляция процессора/платформы
Инструментирование
Виртуализация
Architecture Enabling
Виртуализация CPU
Самое «продвинутое» применение.
Включает черты других
областей применения ДТ
Слайд 5Типы СДТ для Architecture enabling
СДТ уровня приложений
(ABTS – Application BT
system)
x86 Applications
x86 BIOS,
OS & Libraries
x86
Applications
ABTS
Native
Applications
Native BIOS,
OS & Libraries
HW
FBTS
BIOS-0
HW
Полная СДТ
(FBTS
– Full BT system)
Слайд 6JIT – это не ДТ
Just-In-Time Compilation (JIT) – это динамическая
трансляция из байт-кода в исполняемый код
Различия между ДТ и JIT
обуславливаются различием между машинным кодом и байт-кодомByte code
Executable code
JIT
Динамическая трансляция
Слайд 8Принципиальная схема СДТ
Система Двоичной Трансляции
Кэш Трансляций
………
Таблица Трансляции Адресов
……….Профильная
Информация
Уровни Оптимизации
……….
Агрессивный Оптимизатор
Быстрый Транслятор
Адрес Региона
Адрес входного кода
Код Региона
Интерпретатор
Наборщик регионов
Адрес Региона
Адрес входного кода
Драйвер трансляции
Регион - единица трансляции ДТ
Профильная информация - статистика динамического поведения программы
Код Региона
Слайд 9Уровни оптимизации
Интерпретатор
Чтобы не транслировать «одноразовый» код
Начало профилирования
Быстрый транслятор
Быстрая трансляция –
низкое качество кода
Трансляция по одной инструкции
Продолжение профилирования
Промежуточный оптимизатор
Трансляция более одной
инструкцииПростейшие / важнейшие оптимизации
Оптимизированное профилирование
Агрессивный оптимизатор
Профилирование только для событий, которые не должны случаться часто
1
2
3
4
Optimization overhead
Performance
Слайд 10Отличия от традиционной трансляции
Ограничения, присущие ДТ:
Вместо языка высокого уровня –
двоичный код (напр., x86)
Потеряна языковая информация
Artificial binding
Требование совместимости: необходимость обеспечивать
точную семантику исходной платформыВ частности, поддержка точных прерываний и множество corner-case для x86
Меньше возможностей для оптимизаций
Слайд 11Отличия от традиционной трансляции
Ограничения, присущие ДТ:
Вместо языка высокого уровня –
двоичный код (напр., x86)
Потеряна языковая информация
Artificial binding
Требование совместимости: необходимость обеспечивать
точную семантику исходной платформыВ частности, поддержка точных прерываний и множество corner-case для x86
Меньше возможностей для оптимизаций
Жёсткие требования к скорости трансляции
Время трансляции входит в общее время исполнения программы
Высочайшие требования по надёжности СДТ
Должна быть сравнима с надёжностью HW
Слайд 12Преимущества ДТ: знание конкретной целевой архитектуры
Внутри одного семейства может быть
много похожих архитектур обладающих небольшими отличиями
Последовательный процесс развития архитектуры
(SSESSE2…SSE4)У каждого процессора есть собственные микро-архитектурные особенности
Особенности обработки микрокода
Особенности работы префетчей
Учет конфигурации (частота процессора, размеры кэшей)
Source code
MMX code
SSE3 code
AVX code
Sandy Bridge
Intel Core
Pentium II
Слайд 13Преимущества ДТ: знание динамического поведения программы
Профильная информация
Информация о горячих и
холодных дугах графа управления программы
Самый важный вид профиля
Позволяет оптимизировать горячие
области кода возможно в ущерб более холоднымЗначения адресов динамических переходов
Информация о значении конкретных переменных в конкретных местах кода (Value Profiling)
Профиль естественно доступен при динамической трансляции
Получение адекватного профиля при статической компиляции не всегда возможно и требует усилий
Динамическая трансляция может адаптироваться к изменению профиля
Слайд 14Преимущества ДТ: отсутствие границ для оптимизации
Единицы трансляции (модули, процедуры) для
языкового компилятора блокируют межпроцедурные анализ и оптимизации для
Динамических вызов процедур
Межмодульных
вызовов процедурСДТ самостоятельно разбивает код на единицы трансляции (регионы)
Области беспрепятственной оптимизации совпадают с горячими участками кода
Модуль A
Область оптимизации
Модуль Б
Область оптимизации
Модуль A
Область оптимизации
Модуль Б
СДТ
Языковой компилятор
Слайд 15Преимущества ДТ: адаптация + право на ошибку
СДТ может адаптироваться к
изменению кода/профиля
ДТ может не делать 100% корректный/оптимальный код, если
недоказуемое аналитически
предположение позволяет получить более оптимальный кодСДТ и аппаратура позволяют детектировать нарушение предположения и отменять побочные эффекты нарушения
for ( … )
{
a[i++] = b; //store
c = *invariant_ptr; //load
}
inv_reg = *invariant_ptr; //load
for ( … )
{
a[i++] = b; //store +HW check
c = inv_reg;
}
Вынос инвариантного чтения памяти из цикла блокируется возможным пересечением с адресами записи
Специальный аппаратный контроль обращений в память и поддержка в СДТ позволяет сделать вынос чтения безопасным
Исходный код
После ДТ
Слайд 16Исчерпанные резервы производительности:
Тактовая частота
Конвейеризация
Избыточность (неоптимальность) кода
Актуальные резервы:
Параллелизм.
Современные процессоры обнаруживают параллельность
в последовательности кода на лету. Эти возможности сильно ограничены.
ДТ сыграет
решающую роль в enabling’е новых высокопараллельных архитектурПуть к новым архитектурам
Алг.широкий
x86 код
Узкий код
на исполн.
x86
CPU
New
CPU
Алг.широкий
x86 код
Широкий код
на исполн.
New
CPU
+ДТ
Слайд 17Кристалл
CPU
СК1
CPU СК3
CPU СК2
СК1 code B
СК3 code 1
СК2 code C
Путь к
новым архитектурам
2. Специализация оборудования
ДТ сможет выбирать оптимальные процессоры/их части для
исполнения кода в зависимости от его характеристик: распараллеливаемости, наличия большого кол-ва определённого типа операций, переходов, доступов в память и т.д.x86 code A
x86 code B
x86 code C
ДТ
Слайд 18Литература
James Smith, Ravi Nair. “Virtual Machines : Versatile Platforms for
Systems and Processes”, 2005 (book)
Richard L.Sites, Anton Chernoff, Matthew B.Kirk,
Maurice P.Marks, Scott G.Robinson, “Binary Translation”, 1992Kristy Andrews, Duane Sand, “Migrating a CISC Computer Family onto RISC via Object Code Translation”, 1992
Cristina Cifuentes, Vishv Malhotra, “Binary Translation: Static, Dynamic, Retargetable?”, 1996
Leonid Baraz, Tevi Devor, Orna Etzion, Shalom Goldenberg, Alex Skaletsky, Yun Wang, Yigal Zemach, “IA-32 Execution Layer: a two-phase dynamic translator designed to support IA-32 applications on Itanium-based systems”, 2003
Rob Hughes, Transmeta's Crusoe Microprocessor, 2000, web.archive.org/web/20080417010516/http://www.geek.com/procspec/features/transmeta/crusoe.htm
Jon Hannibal Stokes, Crusoe explored, 2000, arstechnica.com/articles/paedia/cpu/crusoe.ars/4
Darrell Boggs, Gary Brown, Nathan Tuck and K.S.Venkatraman, “Denver: NVIDIA’s First 64-bit ARM Processor”, 2015
www.elbrus.ru/2-3.htm
software.intel.com/en-us/articles/pintool
en.wikipedia.org/wiki/Rosetta_%28software%29
en.wikipedia.org/wiki/Binary_translation
