Профиль: Программная инженерия и компьютерные науки

Расписание на 2025 г. (3 курс, весенний семестр)

• вторник, 12:40 - 14:15, лекция, ауд. 1154
• вторник, 14:30 - 16:05, практика, ауд. 2266

Материалы к лекциям

• Введение. Базовые способы оптимизации
• Профилирование программ
  • Пример использования PAPI: papi_example.cpp
• Анализ производительности. Roofline Performance Model
• Возможности компиляторов по оптимизации программ
• Векторизация вычислений
• Ручная векторизация вычислений. Пример
• Эффективная работа с памятью
  • Большие страницы памяти
  • Иерархия памяти в NUMA-системах
• Оценочное тестирование, моделирование производительности
  • Cache Friendly and Data Intensive computations
  • Оценочное тестирование производительности. Тест APEX-MAP
  • Анализ и моделирование производительности трафаретных вычислений на мультипроцессоре
• Оптимизация ветвлений и циклов

Практические задания

• Задание 1: написание программы, базовая оптимизация, анализ производительности
• Задание 2: векторизация программ
• Задание 3: оптимизация по памяти
• Задание 4: распараллеливание в потоках
  • Слайды к объяснению задания

Теоретические материалы

• Материалы по архитектуре
• Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manuals
  • Intel® 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual (September 2014)
• AMD Developer Guides, Manuals & ISA Documents
• Intel Intrinsics Guide (mirror), x86 Intrinsics Cheat Sheet, avx2_shuffle
• Agner Fog, The microarchitecture of Intel, AMD and VIA CPUs: An optimization guide for assembly programmers and compiler makers
• Agner Fog, Instruction tables: Lists of instruction latencies, throughputs and micro-operation breakdowns for Intel, AMD and VIA CPUs
• Agner Fog, Optimizing software in C++: An optimization guide for Windows, Linux and Mac platforms
  • Фрагмент на русском: Эффективность различных конструкций языка C++
  • Фрагмент на русском: Способы оптимизации, реализованные в компиляторах
• Roofline Performance Model
• APEX - Application Performance Characterization Benchmarking
• Эффективное программирование современных микропроцессоров: учеб. пособие / В.П. Маркова, С.Е. Киреев, М.Б. Остапкевич, В.А. Перепелкин. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014 – 148 с.

Дополнительные материалы

Текст

• Ulrich Drepper, What every programmer should know about memory
  • Part 1: Introduction. Commodity Hardware Today
  • Part 2: CPU caches
  • Part 3: Virtual memory
  • Part 4: NUMA systems
  • Part 5: What programmers can do - cache optimization
  • Part 6: What programmers can do - multi-threaded optimizations
  • Part 7: Memory performance tools
  • Part 8: Future technologies
  • Part 9: Appendices and bibliography
•  Статьи по оптимизации на IT Hare
  • Infographics: Operation Costs in CPU Clock Cycles
  • Random Number Generation
  • Implementing Queues for Event-Driven Programs
  • C++ Performance: Common Wisdoms and Common "Wisdoms"
  • C++ for Games: Performance. Allocations and Data Locality
  • Optimizing Big Number Arithmetic Without SSE
• A Performance-Based Comparison of C/C++ Compilers (colfaxresearch.com)
• "Clean" Code, Horrible Performance (перевод на русский)
• EVE - the Expressive Vector Engine (github.com)
• Tracy Profiler (github.com)
• Perforator: новая система непрерывного профилирования теперь в опенсорсе (habr.com)

Видео

• QtCon 2016: Linux perf for Qt developers - Milian Wolff
• CppCon 2016: “Instruction Re-ordering Everywhere: The C++ 'As-If' Rule and the Role of Sequence"
• CppCon 2016: Timur Doumler “Want fast C++? Know your hardware!"
• CppCon 2017: Matt Godbolt “What Has My Compiler Done for Me Lately? Unbolting the Compiler's Lid”
• CppCon 2018: Nir Friedman “Understanding Optimizers: Helping the Compiler Help You”
• Strange Loop 2019: "Performance Matters" by Emery Berger
• Лекции по GCC toolchain - Константин Владимиров (copy)
• The Basics of Profiling - Mathieu Ropert - CppCon 2021
• Branchless Programming in C++ - Fedor Pikus - CppCon 2021
• The Most Important Optimizations to Apply in Your C++ Programs - Jan Bielak - CppCon 2022
• C++ Algorithmic Complexity, Data Locality, Parallelism, Compiler Optimizations, & Some Concurrency - CppCon 2022
• What Do You Mean by "Cache Friendly"? - Björn Fahller - C++ on Sea 2022
• "Clean" Code, Horrible Performance
• Масштабируемая векторизация в RISC-V - Константин Владимиров - C++ Zero Cost Conf 2023
• Внутреннее устройство профилировщиков - Дмитрий Рябцев, YADRO - подкаст 15.02.2024
• Материалы Зимней школы "Программирование для RISC-V", 2024
  • Архитектуры ЭВМ. Механизмы, влияющие на производительность, Алексей Линев (ННГУ)
  • Введение в оптимизацию программ, Роман Хатько (YADRO)
• Introduction to Wait-free Algorithms in C++ Programming - Daniel Anderson - CppCon 2024

Вопросы к зачёту (2017, 2018, 2020, 2021, 2022)

Отметки о выполнении заданий (2025 г.)

Отметки о выполнении заданий (2023 г.)

Отметки о выполнении заданий (2022 г.)

Отметки о выполнении заданий (2021 г.)

Отметки о выполнении заданий (2020 г.)