Оцінка впливу розмірності програмних структур на збільшення часу їх програмного оброблення
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322989Ключові слова:
швидкодія програм, оперативна пам'ять, операційний час, лінійна регресія, диференціальний аналізАнотація
Об’єктом дослідження виступило явище екстремального збільшення часу програмного виконання коду при певних розмірах даних, що ним обробляються. Вирішувана проблема полягала в перевірці загального характеру явища для різного обладнання.
Еволюція сучасної обчислювальної техніки, її оперативної пам’яті часто проходить екстенсивним способом – збільшенням кількості структурних елементів. Проблеми можуть проявлятись у тому, що періодичні процеси у коді починають проявляти резонансний ефект, який призводить до різних показників часу оброблення даних, розміри яких є кратними і некратними структурам блоків.
У роботі проведено дослідження впливу розмірності блоків даних на швидкість виконання циклу, який їх ітерує. Використано інструментарій диференціального регресійного аналізу результатів. Експерименти проведені на різному устаткуванні, що має різну архітектуру, тип та кількість оперативної пам’яті, працює під управлінням різних операційних систем. В усіх експериментах було виявлено резонансні ефекти, які призводили до відхилень у різницевому часі виконання контрольного та референтного блоків коду для критичної розмірності даних у 1.6–3.6 разів у порівнянні з середнім значенням. Абсолютний час самих операцій доступу до пам’яті контрольного блоку при цьому зростав до 136 разів у порівнянні з референтним. Критичними виявились структури, розмір яких є кратним степені двійки (2N), особливо з величинами 512 та 1024. Зазначені розміри є поширеними у багатьох задачах, зокрема, криптографічного призначення, а також при роботі з потоковими даними. Слідування рекомендаціям, наведеним у роботі, може допомогти передбачити чи виявити часові затримки у програмах, скомпільованих для конкретного обладнання, та покращити швидкодію програм шляхом їх усунення
Посилання
- Cheng, G., Wan, Z., Ding, W., Sun, R. (2023). Memory Allocation Strategy in Edge Programmable Logic Controllers Based on Dynamic Programming and Fixed-Size Allocation. Applied Sciences, 13 (18), 10297. https://doi.org/10.3390/app131810297
- de Lecea, A. F., Hassan, M., Mezzetti, E., Abella, J., Cazorla, F. J. (2023). Improving Timing-Related Guarantees for Main Memory in Multicore Critical Embedded Systems. 2023 IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS), 265–278. https://doi.org/10.1109/rtss59052.2023.00031
- Over, A., Strazdins, P., Clarke, B. (2005). Cycle Accurate Memory Modelling: A Case-Study in Validation. 13th IEEE International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems, 85–96. https://doi.org/10.1109/mascots.2005.22
- Fletchery, C. W., Ren, L., Yu, X., Van Dijk, M., Khan, O., Devadas, S. (2014). Suppressing the Oblivious RAM timing channel while making information leakage and program efficiency trade-offs. 2014 IEEE 20th International Symposium on High Performance Computer Architecture (HPCA), 213–224. https://doi.org/10.1109/hpca.2014.6835932
- Samoilenko, D. (2011). Memory tracing influence on algorithm complexity. Electrotechnic and computer systems, 4 (80), 209–212. Available at: https://eltecs.op.edu.ua/index.php/journal/article/view/907
- Asifuzzaman, K., Verdejo, R. S., Radojković, P. (2022). Performance and Power Estimation of STT-MRAM Main Memory with Reliable System-level Simulation. ACM Transactions on Embedded Computing Systems, 21 (1), 1–25. https://doi.org/10.1145/3476838
- Worlanyo Gbedawo, V., Agyeman Owusu, G., Komla Ankah, C., Ibrahim Daabo, M. (2023). An Overview of Computer Memory Systems and Emerging Trends. American Journal of Electrical and Computer Engineering, 7 (2), 19–26. https://doi.org/10.11648/j.ajece.20230702.11
- Simple Linear Regression. Available at: https://www.ncl.ac.uk/webtemplate/ask-assets/external/maths-resources/statistics/regression-and-correlation/simple-linear-regression.html
- Mukundan, J., Hunter, H., Kim, K., Stuecheli, J., Martínez, J. F. (2013). Understanding and mitigating refresh overheads in high-density DDR4 DRAM systems. ACM SIGARCH Computer Architecture News, 41 (3), 48–59. https://doi.org/10.1145/2508148.2485927
- Sousi, A.-L., Yehya, D., Joudi, M. (2020). AES Encryption: Study & Evaluation. Rafik Hariri University. Available at: https://www.researchgate.net/publication/346446212_AES_Encryption_Study_Evaluation
- Laghari, A. A., Shahid, S., Yadav, R., Karim, S., Khan, A., Li, H., Shoulin, Y. (2023). The state of art and review on video streaming. Journal of High Speed Networks, 29 (3), 211–236. https://doi.org/10.3233/jhs-222087
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Yevhen Danylets, Dmytro Korchevskyi, Serhii Novak, Denys Samoilenko, Mykola Sulima
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
