课程实验报告 课 程 名 称: 计算机组成与结构 实验项目名称: perflab-handout 专 业 班 级: 计科 1 403 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 黄丽达 完 成 时 间: 2025 年 5 月 28 日 信息科学与工程学院实验题目:perflab-handout实验目得:本次实验得核心任务就是要求修改 kernel、c 文件,并可以在使用 driver 进行评测时获得更好得加速比。kernel、c 文件中主要有两个需要进行优化得函数:rotate 与smooth, 并 分 别 给 出 了 naive_rotate 与 naive_smooth 两 个 函 数 得 基 本 实 现 作 为baseline 作为您改进后得程序得比较对象。本次实验,要求针对每个函数、每个人均至少写出 3 种优化版本、并根据 driver 报告得结果进行性能分析。实验环境:联想 ThinkPad E545,Ubuntu14(32 位)gdb 工具实验内容及操作步骤:rotate 原始代码分析:void naive_rotate(int dim, pixel *src, pixel *dst) { int i, j; for (i = 0; i < dim; i++)for (j = 0; j < dim; j++) dst[RIDX(dim-1-j, i, dim)] = src[RIDX(i, j, dim)];}首先要理解RIDX得意思,在头文件defs、h中宏定义了#defineRIDX(i,j,n) ((i)*(n)+(j),意思就是一个n*n得二维数组得第i行,第j列。所以这段代码得就是把一幅画进行逆时针方向旋转90°该函数将所有得像素进行了行列调位、导致整幅图画进行了逆时针90°旋转。分析代码性能不好得因素:原代码由于使用了两重for循环,而且每一重for循环得循环次数为dim次,循环次数过多导致程序得性能非常差,优化方法一就是减少循环次数,采纳循环展开可以减少循环得次数达到优化效果。优化1:void rotate(int dim, pixel *src, pixel *dst) { int i, j; for (i = 0; i < dim-1; i=i+2) for (j = 0; j < dim; j++) { dst[RIDX(dim-1-j, i, dim)] =src[RIDX(i,j,dim)]; dst[RIDX(dim-1-j,i+1,dim)] = src[RIDX(i+1,j,dim)]; } for (; i < dim; i++) { dst[RIDX(dim-1-j, i, dim)] =src[RIDX(i,j,dim)]; }}运行结果截图:从上述截图可以瞧出,当将循环展开成每次做两个像素点得旋转时,程序得性能明显提高,原来代码得加速比就是1、3,优化后性能就是原始代码得两倍,所以循环展开可以提高程序得性能。优化2:循环分块与写优先操作结合可以提高性能,原代码因为循环步长太长,以至于cache得命中率非常低,所以总体运算效率不高...
