====== 13. Víceúrovňový model počítače, virtualizace ======


{{.:lekce13-vmlev-virt.pdf|PDF}}

[[https://gitlab.fel.cvut.cz/b35apo/apo-slides/-/tree/main/13-vmlev-virt|TeX]]

=== Další materiály ===

{{..:..:en:lectures:13:b35apo_lecture13-virt-overall.pdf|}}

{{..:..:en:lectures:13:b35apo_lecture13-virt-overall.odp|}}

===== Odkazy =====

Proč je potřeba znát i nižší úrovně systému, než na které je vlastní (placený) projekt implementovaný.

/* Randall Hyde: [[http://www.writegreatcode.com/|The Write Great Code Series]] */

Randall Hyde: [[http://www.plantation-productions.com/Webster/www.writegreatcode.com/|The Write Great Code Series]]

Agner Fog: [[http://www.agner.org/optimize/|Software optimization resources]]

Free-Electrons: [[http://free-electrons.com/docs/|Embedded Linux, kernel ad real-time presentations]] ([[http://free-electrons.com/doc/legacy/virtualization/|virtualizace]] a množství dalších kvalitních informací)

===== Příklad, jak lze bez znalosti implementace také navrhnout "správné" řešení =====

Při hledání PCI karty jsou načtena binárně data hlaviček PCI zařízení.
První dvě dvojice byte identifikují výrobce a typ zařízení.
Dva po sobě následující byte je tedy potřeba převést na 16-bit hodnotu
a tu porovnat.

Zde jsou dvě řešení:

První, kdy kód píše někdo na základě chytré úvahy nad kombinováním
možností funkcí, ale bez představy o tom, jak jsou data v paměti uložena
a jaká je náročnost převodů mezi různými formáty (text/binarní číslo)
<code>
int concat16(int h, int l)
{
  char s[20];

  snprintf(s,sizeof(s)-1,"%02x%02x",h,l);
  s[sizeof(s)-1] = 0;
  return strtol(s,NULL,16);
}
</code>

Druhé řešení, které sice neumožňuje předvést své kombinatorické schopnosti,
ale vychází ze znalosti vlastností aritmetiky ve dvojkové soustavě, je 100x až 1000x rychlejší.
<code>
int concat16(int h, int l)
{
  return (h<<8)|l;
}
</code>

To druhé vypadá v kódu našeho modelovévo CPU (MIPS) takto
<code>
concat16:
        sll     v0,a0,0x8
        jr      ra
        or      v0,a1,v0
</code>

Na následujících obrázcích jsou znázorněné průběhy volání obou řešení analyzované programem [[http://valgrind.org/|valgrind]] a zobrazené programem [[http://kcachegrind.sourceforge.net/html/Home.html|kcachegrind]] při kompilaci pro paltformu x86_64 GNU/Linux a statickém linkování proti GLibC.

Program k otestování je v archivu {{courses:B35APO:lectures:13:right-vs-effective.tar.gz|}}. K otestování je potřeba valgrid - neocenitelný nástroj pro hledání
chyb v práci s pamětí a analýzu efektivního využití CACHE. Kompilace a zpuštění testu

<code>
make clean all val
kcachegrind
</code>

{{courses:B35APO:lectures:13:effectivity-example-1-snprintf.png|Concat 16-bit - snpritf}}

{{courses:B35APO:lectures:13:effectivity-example-1-sll.png|Concat 16-bit - sll}}