La soutenance de stage porte sur l'évaluation du travail inutile dans l'exécution des programmes, notamment à travers l'optimisation des instructions dynamiques. Des méthodes graphiques sont utilisées pour analyser et réduire le travail inutile durant l'exécution, avec des résultats de tests indiquant un pourcentage significatif de travail inutile, selon le type de traitement effectué. La conclusion souligne l'importance de quantifier et de comprendre l'origine du travail inutile pour optimiser les algorithmes.

1. Soutenance de stage de DEA
É valuation de la quantité de travail utile dans
l’’exécution des programmes
Stage encadré par P. Michaud
et effectué par B. Vidal
Projet CAPS

2. Dé finition
• Une instruction dynamique est utile si
- Elle produit un résultat émis en sortie
- Elle produit un résultat utilisé comme opérande
d’’une instruction utile
- C’’est un branchement
2

3. 3
Bibliographie
• Différentes définitions du travail inutile
- Valeurs mortes dynamiques
 G. Sohi & A. Butt
ASPLOS X - oct. 2002
- É critures silencieuses
 M. Lipasti, K. Lepak & G. Bell
IEEE, vol. 50, No. 11 - nov. 2001
- É valuation de l’’ensemble du travail inutile
après exécution

4. La mé thode utilisé e [1]
• Exemple simple
3

5. La mé thode utilisé e [1]
• Exemple simple
3

6. La mé thode utilisé e [1]
• Exemple simple
3

7. La mé thode utilisé e [1]
• Exemple simple
3

8. La mé thode utilisé e [1]
• Exemple simple
3

9. La mé thode utilisé e [1]
• Exemple simple
3

10. La mé thode utilisé e [1]
• Exemple simple
3

11. La mé thode utilisé e [1]
• Exemple simple
3

12. La mé thode utilisé e [1]
• Exemple simple
3

13. La mé thode utilisé e [2]
• Graphe de dépendance de donnée
- Construction au cours de l’’exécution
- Relier les instructions dépendantes
 Registres
 Mémoire
• Parcours du graphe
- Sources (sorties ou branchements)
- Marquage des instructions utiles
4

14. Optimisation
• Réduction du graphe
- Suppression des noeoeuds certifiés utiles
 A mesure que le programme se déroule
 Un noeoeud utile ne peut devenir inutile
- Suppression des noeoeuds certifiés inutiles
 Une instruction n’’est accessible depuis aucune
ressource
 Système de ramasse-miette
5

15. Optimisation
5

16. Optimisation
• Réduction du graphe
- Suppression des noeoeuds certifiés utiles
 A mesure que le programme se déroule
 Un noeoeud utile ne peut devenir inutile
- Suppression des noeoeuds certifiés inutiles
 Une instruction n’’est accessible depuis aucune
ressource
 Système de ramasse-miette
5

17. Mise en oeoeuvre
• Salto
- Récupérer des informations statiques
- Instrumenter du code assembleur
 Insérer des instructions
• Au cours de l’’exécution
- Récupérer des informations dynamiques
 Ordre d’’exécution
 Adresses des accès à la mémoire
 É tat du système
6

18. Instrumentation [1]
• Exemple simple
7

19. Instrumentation [1]
• Exemple simple
7

20. Instrumentation [1]
• Exemple simple
7

21. Instrumentation [1]
• Exemple simple
7

22. Instrumentation [1]
• Exemple simple
7

23. Instrumentation [2]
• Différentes phases
- Sauvegarde du contexte
- Création de la structure de donnée
- Traitement des opérandes
- Traitement des résultats
- Parcours du graphe si nécessaire
- Restauration du contexte
8

24. Vé rification
• Ré-exécution du même programme avec
les mêmes données en entrée
- Saut des instructions inutiles
• Vérification que les deux exécutions sont
équivalentes
9

25. Ré sultats
• Tests effectués sur GZIP et GUNZIP
- Sans optimisation de compilation
 Entre 1 et 11 % de travail inutile en moyenne
- Avec optimisations de compilation
 Entre 10 et 12 % de travail inutile en moyenne
- Dépend du type de traitement
 Compression
 Décompression
- Dépend du fichier traité
10

26. Analyse [1]
11
GZIP sur un fichier texte de 2 Ko
Sans optimisation de compilation
Nombre d’instructions dynamiques
Nombre d’instructions inutiles

27. Analyse [2]
• Phase d’’initialisation
 ≈≈ 50 % de travail inutile
• Coeoeur de l’’algorithme de compression
- Sans optimisation de compilation
 ≈≈ 7 % de travail inutile
- Avec optimisations de compilation
 ≈≈ 10 % de travail inutile
12

28. Analyse [3]
• Exemple d’’initialisation
prev_match = match_start;
. . .
if (prev_length>=MIN_MATCH &&
match_length<=prev_length) {
check_match(strstart-1, prev_match, prev_length);
. . .
}
Affectation inutile dans 95 % des cas
13

29. Analyse [4]
• Au coeoeur de l’’algorithme
- « Dictionnaire »
- Insertion d’’un nouvel élément (chaî ne)
- Recherche de redondance
- Comparaison progressive
 Lazy evaluation mechanism
- Insertion d’’éléments n’’apparaissant qu’’une fois
 Travail inutile
14

30. Conclusion
• Quantifier le travail inutile
- Proportion non négligeable dans GZIP
• Comprendre d’’où il provient
- Algorithme
 Inhérent à l’’algorithme
 Du à une implémentation « naï ve »
- Compilation
• É viter ce travail
- Outil d’’aide au programmeur
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