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Cronometrando una porción del programa

Para algunos bancos de pruebas o esfuerzos de afinación, las medidas tomadas desde "afuera" del programa le indican a usted todo lo que necesita saber. Pero si está tratando de aislar las cifras de rendimiento de bucles o porciones de código individuales, puede que quiera incluir rutinas de cronometraje también al interior. La técnica básica es suficientemente sencilla:

  1. Registrar el tiempo antes de comenzar a hacer X.
  2. Hacer X.
  3. Registrar el tiempo al completar X.
  4. Restar el tiempo inicial del tiempo final.

Si, por ejemplo, el trabajo primario de X es calcular la posición de unas partículas, divida el tiempo total para obtener un número de posiciones de partículas por segundo. Pero debe ser cuidadoso: si realiza demasiados llamados a las rutinas de cronometraje, el observador se vuelve parte del experimento. Las rutinas de cronometraje también consumen tiempo, y su sola presencia puede incrementar el número de fallos de cache de instrucciones o la paginación. Por otra parte, usted quiere que X tome una cantidad suficiente de tiempo en ejecutarse, como para que las mediciones sean útiles. Es muy importante poner atención al tiempo entre llamadas al cronómetro, porque el reloj usado por las funciones cronométricas tiene una resolución limitada. Un evento que ocurra dentro de una fracción de segundo es difícil de medir con precisión.

Obteniendo información de tiempos

En esta sección, discutiremos métodos para obtener varios valores de cronometraje durante la ejecución de su programa.

Para los programas FORTRAN, una biblioteca de funciones de cronometraje disponible en muchas máquinas se llama etime , que toma como argumento un arreglo de dos elementos REAL*4 , y llena las celdas con el tiempo de CPU de usuario y el tiempo de CPU de sistema, respectivamente. El valor retornado por la función es la suma de los dos. He aquí un ejemplo de cómo se usa etime habitualmente:


real*4 tarray(2), etime real*4 start, finishstart = etime(tarray)finish = etime(tarray)write (*,*) ’Tiempo de CPU: ’, finish - start

No todos los vendedores proporcionan una función etime ; de hecho, algunos no proporcionan rutinas de cronometraje para FORTRAN en absoluto. Pruébelo primero. Si obtiene un mensaje de símbolo indefinido cuando se enlace el programa, puede usar la siguiente rutina en C, que le proporciona la misma funcionalidad que etime :


#include<sys/times.h>#define TICKS 100.float etime (parts) struct {float user; float system;} *parts; {struct tms local; times (&local); parts->user= (float) local.tms_utime/TICKS; parts->system = (float) local.tms_stime/TICKS; return (parts->user + parts->system); }

Hay un par de cosas que debe usted ajustar para hacerlo funcionar. Lo primero, para poder enlazar rutinas en C con rutinas en FORTRAN en su computadora, puede ser que deba agregar un guión bajo (_) tras el nombre de la función. Esto cambia la entrada a float etime_ (parts) . Además, puede que deba ajustar el parámetro TICKS . Asumimos que el reloj del sistema tenía una resolución de 1/100 de segundo (cierto en las máquinas Hewlett-Packard para las que se escribió esta versión de etime ). 1/60 es muy común. En una RS-6000 el número debiera ser 1000. Puede encontrar el valor en un archivo llamado /usr/include/sys/param.h en su máquina, o bien determinarlo empíricamente.

Abajo se muestra una rutina en C para recuperar la hora real, llamada gettimeofday . Está disponible para su uso ya sea en programas C o FORTRAN, y usa paso de parámetros por valor:


#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/time.h>void hpcwall(double *retval){ static long zsec = 0;static long zusec = 0; double esec;struct timeval tp; struct timezone tzp;gettimeofday(&tp,&tzp);if ( zsec == 0 ) zsec = tp.tv_sec; if ( zusec == 0 ) zusec = tp.tv_usec;*retval = (tp.tv_sec - zsec) + (tp.tv_usec - zusec ) * 0.000001 ;}void hpcwall_(double *retval) { hpcwall(retval); } /* Otra convención */

Dado que a menudo necesitará usted tanto el tiempo de CPU como la hora real, y que continuamente estará calculando la diferencia entre sucesivas llamadas a tales rutinas, puede que quiera escribir una rutina que retorne el tiempo de reloj real y el tiempo de CPU cada vez que sea llamada, como sigue:


SUBROUTINE HPCTIM(WTIME,CTIME) IMPLICIT NONE* REAL WTIME,CTIMECOMMON/HPCTIMC/CBEGIN,WBEGIN REAL*8 CBEGIN,CEND,WBEGIN,WENDREAL ETIME,CSCRATCH(2) *CALL HPCWALL(WEND) CEND=ETIME(CSCRATCH)* WTIME = WEND - WBEGINCTIME = CEND - CBEGIN *WBEGIN = WEND CBEGIN = CENDEND

Utilizando la información de cronometraje

Puede usted obtener mucha información de las facilidades de cronometraje que le proporciona una máquina UNIX. No sólo puede decir cuánto tiempo lleva realizar cierto trabajo, sino también obtener indicios que le digan si la máquina está operando eficientemente, o si hay algún problema que requiera ser solucionado, tal como una memoria inadecuada.

Una vez que el programa está ejecutándose con todas las anomalías antes explicadas, puede usted registrar el tiempo como una línea base. Si está afinándolo, tal línea base será una referencia con la cuál podrá usted afirmar si el proceso de afinación ha mejorado mucho (o poco) las cosas. Si está realizando un banco de pruebas, puede usar dicha línea base para juzgar cuánto incremento global de rendimiento le está dando una máquina nueva. Pero recuerde observar también las otras cifras - paginación, uso de CPU, etc. ya que pueden diferir de máquina en máquina por razones que no están correlacionadas llanamente con el rendimiento de la CPU. Usted quiere asegurarse de obtener la imagen global.

Questions & Answers

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Source:  OpenStax, Cómputo de alto rendimiento. OpenStax CNX. Sep 02, 2011 Download for free at http://cnx.org/content/col11356/1.2
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