嵌入式系统实验教学课程.ppt

实时系统分析与设计实验厦门大学信息科学与技术学院厦门大学信息科学与技术学院实验用书n n多核程序设计，浙江大学、复旦大学、清华大学、北京大学、上海交通大学编写，清华大学出版社，2007年9月第1版实验一：C+编译器实验n n实验要求实验要求 硬件硬件n n英特尔多核处理器英特尔多核处理器n n512 MB 512 MB 内存内存n n20 GB 20 GB 硬盘硬盘n n支持支持3232位像素显卡位像素显卡 软件软件n nWindows XP*SP2 Windows XP*SP2 n nMicrosoft Visual Studio*.NET 2003 Microsoft Visual Studio*.NET 2003 n n英特尔英特尔 C+C+编译器编译器 9.0 9.0 或更高版本或更高版本n n英特尔英特尔 VTuneVTune性能分析器性能分析器 7.2 7.2 或更高版本或更高版本n n英特尔英特尔 Thread Checker Thread Checker 线程检查器线程检查器2.2 2.2 或更高版本或更高版本n n英特尔英特尔 Thread Profiler Thread Profiler 线程档案器线程档案器 2.2 2.2 或更高版本或更高版本n n实验代码实验代码 1 1、在、在Visual Studio.NETVisual Studio.NET之后安装之后安装Intel C+Intel C+编译器试用版编译器试用版 实验一、原始编译实验一、原始编译 （1 1）用微软用微软C+编译器编译编译器编译 将光盘内的code文件夹整个复制到硬盘，如E盘根目录，在上面的命令行界面输入如下命令跳转到RayTrace2目录：cd E:codeCompilerSwitchesraytrace2sourceRayTrace2 然后清理以前生成的文件：nmake/f raytrace2.mak clean 编译文件：nmake/f raytrace2.mak CPP=cl.exe 运行渲染图像程序:raytrace2 320 240 Press g to begin the render Press q to quit the application 将屏幕上显示的运行时间记录下来 _。(2)用英特尔用英特尔C+编译器编译编译器编译 先清理以前生成的文件：nmake/f raytrace2.mak clean 编译文件：nmake/f raytrace2.mak 运行渲染图像程序:raytrace2 320 240 Press g to begin the render Press q to quit the application 将屏幕上显示的运行时间记录下来 _。实验二 高阶优化，参数（-O3）将屏幕上显示的运行时间记录下来；实验三 矢量化优化，参数（-Qxp）将屏幕上显示的运行时间记录下来；实验四 综合优化，参数（-O3、-Qxp、IPO、PGO）将屏幕上显示的运行时间记录下来。实验二：IntelVTune工具n n实验一寻找热点区域 基于时钟事件取样收集gzip.exe的数据，并识别最耗时间的函数。问题：gzip.exe中哪个函数消耗了最多的时间？gzip.exe中哪个函数CPI最高？gzip.exe源代码中哪一行时钟周期最多？gzip.exe是多线程程序吗？n n实验二 采样 问题：（1）观察每个不同进程运行状态，单击ThreadModule按键。（2）选择某段时间并放大（3）查看这段时间区域的常规取样视图n n实验三 调用曲线图 问题：哪个函数消耗的时间最多，它被哪些函数调用过？n n实验四 使用Windows命令行问题：（1）查看gzip的分析数据（2）封装数据并在图形界面中查看图形界面显示样本分析数据。实验三：MKL 本实验通过分别用原始运算、DDOT、DGEMV、DGEMM编译和运行一个矩阵乘法程序，演示了原始计算、一级演示了原始计算、一级BLASBLAS、二级、二级BLASBLAS、三级、三级BLASBLAS的性能特征和它们之间的差异。的性能特征和它们之间的差异。n n实验步骤：实验步骤：定位到文件夹定位到文件夹code code MKL_OverviewMKL_OverviewDGEMMDGEMM，打开文件，打开文件mkl_lab_solution.cmkl_lab_solution.c，仔细查看，仔细查看4 4段不同方法实现同一矩阵乘法的代码；段不同方法实现同一矩阵乘法的代码；检查文件检查文件MakefileMakefile中的中的includeinclude和和librarylibrary路径，修改为与本机一致；路径，修改为与本机一致；打开开始菜单打开开始菜单-所有程序所有程序-Intel-Intel（R R）Software Development Software Development Tools-IntelTools-Intel（R R）C+Compiler 9.0-Build Environment for C+Compiler 9.0-Build Environment for IA-32 ApplicationsIA-32 Applications，输入：，输入：nmakenmake，编译完成后目录下会生成一个，编译完成后目录下会生成一个matrix.exematrix.exe文件，输入：文件，输入：matrix.exematrix.exe运行程序，会提示输入矩阵的维数运行程序，会提示输入矩阵的维数（输入的数字尽量大些，如（输入的数字尽量大些，如10001000），记录运行结果并观察它们的差异：），记录运行结果并观察它们的差异：roll_your_ownroll_your_own:_:_ DDOT:_DDOT:_ DGEMV:_DGEMV:_ DGEMM:_DGEMM:_ MKLMKL默认使用单线程，可以通过改变环境变量默认使用单线程，可以通过改变环境变量OMP_NUM_THREADSOMP_NUM_THREADS来来自定义自定义MKLMKL使用的线程数量，输入：使用的线程数量，输入：set OMP_NUM_THREADS=2set OMP_NUM_THREADS=2，重新运行程序观察结果；重新运行程序观察结果；改变不同线程数量，记录各自的运行结果。改变不同线程数量，记录各自的运行结果。问题：当自定义的线程数量超过处理器核的数量时，会发生什么现象？问题：当自定义的线程数量超过处理器核的数量时，会发生什么现象？实验四：OpenMP线程编程线程编程n n实验一Hello worlds 并行编程实验；n n实验二用OpenMP编写用积分方法求PI值的算法；n n实验三用OpenMP改进Monte Carlo PI算法；实验五：IntelThreadCheckern n实验一实验一 在程序中寻找潜在的数据竞争在程序中寻找潜在的数据竞争 问题：为什么会出现这些冲突？问题：为什么会出现这些冲突？n n实验二实验二 数据竞争问题的解决数据竞争问题的解决 问题：修改好的多线程程序运行结果和之前的单问题：修改好的多线程程序运行结果和之前的单线程程序一样吗？线程程序一样吗？n n实验三实验三 检测死锁问题检测死锁问题 问题：用大的数据集可以让线程检查器收集到更问题：用大的数据集可以让线程检查器收集到更多的信息，这个说法正确吗？多的信息，这个说法正确吗？实验六：IntelThreadprofilern n实验一 Intel Thread Profiler入门n n实验二 负载平衡问题 实验七Windows多线程编程技术-实时多任务调度一、实验目的一、实验目的n n1 1、掌握多线程编程的特点。、掌握多线程编程的特点。n n2 2、了解实时多任务的调度和执行过程。、了解实时多任务的调度和执行过程。n n3 3、掌握实时多任务的同步问题。、掌握实时多任务的同步问题。二、实验内容二、实验内容n n通过创建通过创建5 5个优先级不同的线程，来模拟实时多任务的个优先级不同的线程，来模拟实时多任务的调度执行过程，要注意多线程之间的同步问题。调度执行过程，要注意多线程之间的同步问题。实验八linux多线程编程技术一、一、实验目的实验目的n n1 1、掌握、掌握LinuxLinux多线程编程的特点。多线程编程的特点。n n2 2、重点掌握同步、互斥问题的解决。、重点掌握同步、互斥问题的解决。二、实验内容二、实验内容n n进程同步都要涉及到的一个经典问题就是哲学家就餐问进程同步都要涉及到的一个经典问题就是哲学家就餐问题下面来介绍一下哲学家就餐问题：题下面来介绍一下哲学家就餐问题：哲学家就餐问题哲学家就餐问题中，一组哲学家围坐在一个圆桌旁，每个哲学家的左边中，一组哲学家围坐在一个圆桌旁，每个哲学家的左边都只有一只筷子（当然他的右边也有一只筷子，但是这都只有一只筷子（当然他的右边也有一只筷子，但是这是他右边哲学家的左边的筷子），他们吃完了就思考，是他右边哲学家的左边的筷子），他们吃完了就思考，思考了一会就会饿，饿了就想吃，然而，为了吃饭，他思考了一会就会饿，饿了就想吃，然而，为了吃饭，他们必须获得左边和右边的筷子。当每个哲学家只拿有一们必须获得左边和右边的筷子。当每个哲学家只拿有一只筷子的时候，会坐者等另一只筷子，在每个哲学家都只筷子的时候，会坐者等另一只筷子，在每个哲学家都只拿一个筷子的时候，就会发生死锁。只拿一个筷子的时候，就会发生死锁。