Системное программирование в среде Windows

3. Поиск заданных текстовых шаблонов. Эта серия тестов проводилась с использованием программы grep в ее многопроцессорной и многопоточной формах. Тестировалась также простая последовательная обработка файлов, которая по своей производительности на однопроцессорных системах оказалась вполне конкурентоспособной по отношению к двум другим методикам. При поиске образцов увеличивается доля обработки данных в расходовании процессорного времени и уменьшается доля операций вывода.

4. Сортировка файлов. Эта серия тестов демонстрирует, какое влияние на производительность оказывает использование отображения файлов и обработка файлов в памяти, а также переход к многопоточному режиму выполнения. При сортировке основная доля времени, по крайней мере, в случае крупных файлов, приходится не на файловые операции ввода/вывода, а на обработку данных процессором.

5. Многопоточная система "производитель/потребитель". Эта серия тестов позволила исследовать влияние на производительность различных методов синхронизации, используемых для реализации системы с многопоточной очередизацией, что дало возможность оценить сравнительные достоинства и недостатки обсуждавшихся в главах 8-10 моделей, основанных на применении объектов CRITICAL_SECTION, мьютексов и функции SignalObjectAndWait, а также сигнальной и широковещательной моделей переменных условий.

Программы для всех перечисленных приложений компоновались с использованием Microsoft Visual C++ 7.0 и 6.0 в виде окончательных (release), а не отладочных (debug) версий. Выполнение отладочных версий программ привело бы к заметному искажению картины показателей производительности. Специально проведенные тесты с интенсивной загрузкой процессора показали, что в этом случае доля дополнительных накладных расходов может достигать 80%, не говоря уже о том, что размеры отладочных исполняемых модулей превышают размеры модулей окончательных версий в два-три раза.

Хост-системы

Показатели производительности измерялись на четырех современных (по состоянию на 2004 год) системах, характеризующихся широким разнообразием конфигураций ЦП, памяти и ОС. Во всех случаях использовалась файловая система NTFS. В некоторых случаях приводятся также данные, полученные на устаревших системах.

1. Лэптоп, процессор Pentium с частотой 1 ГГц, ОС Windows 2000 Professional.

2. Лэптоп, процессор Intel Celeron с частотой 2 ГГц, ОС Windows XP.

3. PC с процессором Pentium, ОС Windows 2000.

4. Четырехпроцессорная система Windows 2000 Server с ОС NT 5.0. В качестве процессоров были использованы четыре процессора Intel Xeon с частотой 1,8 ГГц. Эта система позволила исследовать, насколько увеличиваются показатели производительности в результате применения нескольких высокопроизводительных процессоров.

В примерах, связанных с обработкой файлов, представлены также результаты, полученные на устаревшей NT-системе на основе PC, в которой использовался процессор Pentium III с частотой 500 МГц, что позволило сравнить между собой показатели производительности для файловых систем FAT и NTFS, хотя файловая система FAT уже не так распространена, как прежде. Во всех случаях файловые системы были заполнены не более чем на 50% и характеризовались лишь незначительной фрагментацией.

Во время проведения тестов никакие другие задачи, кроме тестовых программ, на системах не выполнялись. Неплохим показателем относительного быстродействия процессоров могут служить результаты, полученные, в частности, при выполнении таких программ, как программы сортировки, интенсивно использующие процессор.

Измерение производительности

Каждое приложение выполнялось на хост-системе по пять раз. Перед каждым запуском приложения физическая память очищалась, чтобы исключить повышение показателей производительности за счет файлов и программ, кэшированных в памяти или файлах подкачки. В представленных в последующих разделах таблицах приведены усредненные данные. Время измеряется в секундах.