Программирование

Необходимо опять собрать все идентичные или функционально сходные последовательности кода в подпрограммы, выбираемые из любой точки программы. Чем более универсальными будут написанные подпрограммы, тем более вероятно, что их код можно применять повторно. Если последовательно придерживаться данного подхода где только возможно, то получится очень компактная программа модульного типа, которая состоит главным образом из вызовов подпрограмм.

44. Достоинства и недостатки оптимизации

Оптимизация кодов для любого языка всегда заставляет идти на компромиссы. Такими компромиссами являются:

1) сокращение используемого объема памяти в результате снижения быстродействия;

2) увеличение быстродействия в результате ухудшения возможностей сопровождения и доступности текста программы для чтения;

3) уменьшение времени деятельности программы в результате увеличения времени ее разработки. Среди операций, которые приведены ниже, каждая

следующая требует больше времени, чем предшествующая. Рассмотрим эти операции: регистр/регистр, операции с памятью, операции с диском и операции взаимодействия с пользователем. Так что не стоит тратить силы на сокращение нескольких машинных циклов в программе, когда скорость ее исполнения ограничена операциями обращения к дисковым файлам. Взамен можно применить сокращение числа таких операций. А после выполнения того, что, в принципе, могло бы быть оптимизацией, следует осуществить тщательную проверку полученных результатов.

Прежде чем рассматривать настройку некоторой программы, следует убедиться, что она правильная и полная, что применяется правильный для решения поставленной задачи подход и что составлен наиболее ясный, наиболее простой, наиболее структурированный код, который только был возможен.

Если программа удовлетворяет всем приведенным критериям, то на самом деле ее объем и скорость выполнения чаще всего будут вполне приемлемыми без каких-либо дальнейших усовершенствований. Но только применение ассемблера само по себе приводит к повышению скорости выполнения программы в 2–3 раза и примерно к такому же уменьшению размера по сравнению с такой же программой на языке высокого уровня. Кроме того, если что-то делает проще чтение программы и ее сопровождение, то обычно при этом увеличивается скорость исполнения. Можно отказаться от «макаронных» кодов со многими ненужными переходами и вызовами подпрограмм, а также предпочтение простых прямолинейных машинных команд похожим сложным.

Кроме того, самой главной заботой должны быть ощущения потенциального пользователя при работе с данной программой: насколько производительной покажется программа ему? Если о полученной программе складывается мнение, как о неуклюжей, то есть вероятность, что она не будет должным образом оценена. Примером является судьба пакета ToolBook.

45. Отказ от универсальности

Для операции умножения и деления необходимы значительные усилия от почти любого центрального процессора, так как они должны быть осуществлены (аппаратно или программно) через сдвиги и сложения или сдвиги и вычитания соответственно. Традиционные 4-разрядные и 8-разрядные процессоры не имели машинных команд для умножения или деления, так что данные операции приходилось осуществлять при помощи длинных подпрограмм, где явно осуществляются сдвиги и сложения или вычитания. Первые 16-разрядные процессоры, среди которых 8086, 8088 и 68000, действительно дают возможность осуществить операции умножения и деления аппаратными средствами, но соответствующие процедуры были очень медленными: в процессорах 8086 и 8088, например, для деления 32-разрядного числа на 16-разрядное было необходимо около 150 тактов.

Поэтому небольшие хитрости для увеличения скорости или устранения операций умножения и деления были и остаются одними из первых приемов, которые рассматривает каждый программист, который стремится к совершенству. Большинство из данных хитростей относится к категории, которую именуют «отказ от универсальности». Это замена рассчитанных на общий случай команд умножения и деления (или вызов соответствующих подпрограмм) рядом сдвигов и сложений или вычитаний для конкретных операндов.

Рассмотрим одну из простых процедур оптимизации умножения. Для умножения числа на степень двойки его следует просто сдвинуть влево на необходимое число двоичных (битовых) позиций. Вот такой, например, имеет вид некоторая общая, но медленная последовательность команд для умножения значения переменной MyVar на 8:

mov ax,MyVar mov bx,8 mul bx

mov MyVar,ax