Обращение к файлу подкачки (Оценка сложности алгоритмов)
При работе в реальных условиях очень важным фактором является частота
обращения к файлу подкачки (page file). Операционная система Windows резер-
вирует определенный объем дискового пространства под виртуальную память
(virtual memory). Когда реальная память заполнена, Windows записывает часть ее
содержимого на диск. Этот процесс называется страничной подкачкой, потому что
Windows сбрасывает информацию в участки памяти, называемые страницами. Ос-
вободившуюся реальную память операционная система использует для других це-
лей. Страницы, записанные на диск, могут быть подгружены системой при обраще-
нии к ним обратно в память.
Поскольку доступ к диску намного медленнее, чем доступ к реальной памяти,
слишком частое обращение к файлу подкачки может очень сильно замедлять произ-
водительность приложения. Если программа работает с огромными объемами памя-
ти, система будет часто обращаться к диску, что существенно замедляет работу.
Приведенная в числе примеров программа Pager запрашивает все больше и боль-
ше памяти под создаваемые массивы, пока система не начнет обращаться к файлу
подкачки. Введите количество памяти в мегабайтах, которое программа должна
запросить и нажмите кнопку Page (Подкачка). Если ввести небольшое значение,
например 1 или 2 Мб, программа создаст массив в оперативной памяти и будет
выполняться быстро.
Если вы введете значение, близкое к объему физической памяти вашего ком-
пьютера, программа начнет обращаться к файлу подкачки. При этом вы, вероятно,
услышите характерный звук работающего дисковода и сразу обратите внимание
на то, что программа выполняется намного дольше. Увеличение размера массива
на 10% может привести к увеличению времени выполнения до 100%.
Программа Pager использует память одним из двух способов. Если вы щелк-
нете по кнопке Page, программа начнет последовательно обращаться к элементам
массива. По мере перехода от одной части массива к другой части системе может
понадобиться подгружать их с диска. Как только страница загружена в оператив-
ную память, программа продолжает исследовать эту часть массива до тех пор, пока
не закончит работать с данной страницей.
Если вы щелкнете по кнопке Thrash (Пробуксовка), программа обращается
к разным участкам памяти случайным образом. В таком случае вероятность, что
нужный элемент будет расположен на диске, сильно возрастает. Система должна
будет постоянно обращаться к файлам подкачки для загрузки необходимых стра-
ниц в реальную память. Этот эффект называется пробуксовкой памяти (thrashing).
В табл. 1.4 приведено время выполнения программы Pager при обработке раз-
личных объемов памяти на компьютере с процессором Pentium 133 МГц и 32 Мб
оперативной памяти при одновременном выполнении нескольких других процес-
сов. Время работы будет зависеть от конфигурации компьютера, объема оператив-
ной памяти, скорости работы с диском, а также наличия других выполняющихся
в системе программ.
Таблица 1.4. Время выполнения программы Pager в секундах
Сначала время работы увеличивается пропорционально объему занятой памя-
ти. Когда начинается процесс создания файлов подкачки, скорость работы про-
граммы сильно падает. Обратите внимание, что до этого тесты с обращением к фай-
лу подкачки и пробуксовкой ведут себя одинаково, пока не начинается собственно
подкачка. Когда весь массив располагается в оперативной памяти, требуется оди-
наковое время для обращения к его элементам по порядку или случайным обра-
зом. Как только начинается подкачка, случайный доступ к памяти гораздо менее
эффективен.
Существует несколько способов минимизации эффектов подкачки. Основной
прием - экономное расходование памяти. Помните, что программа не может занять
всю физическую память, так как часть ее используется под систему и другие
программы. Компьютер с характеристиками из предыдущего примера достаточ-
но тяжело работает уже тогда, когда программа занимает 16 из 32 Мб физичес-
кой памяти.
Второй способ - написать код так, чтобы программа обращалась к ячейкам фи-
зической памяти перед тем, как перейти к другим частям массива. Алгоритм сор-
тировки слиянием, описанный в главе 9, манипулирует данными в больших ячей-
ках памяти. Ячейки сортируются, а затем объединяются. Организованная работа
с памятью сокращает обращения к файлу подкачки.
Алгоритм пирамидальной сортировки, также описанный в главе 9, осуществ-
ляет переход от одной части списка к другой случайным образом. При очень боль-
ших списках это может приводить к перегрузке памяти. С другой стороны, сорти-
ровка слиянием требует большего объема памяти, чем пирамидальная сортировка.
Если список достаточно объемный, то при использовании памяти сортировкой сли-
янием программа будет обращаться к файлу подкачки.
Резюме
Анализ производительности помогает сравнить различные алгоритмы. Он по-
зволяет предсказать, как алгоритмы будут вести себя при различных обстоятель-
ствах. Указывая только те части алгоритма, на которые требуется наибольшее вре-
мя при выполнении программы, анализ помогает определить, доработка каких
участков кода увеличит производительность.
В программировании существует множество компромиссов, которые не допу-
стимы в реальных условиях. Один алгоритм может быть быстрее, но только за счет
использования огромного объема дополнительной памяти. Другой алгоритм про-
ще реализовать и поддерживать, но работать он будет медленнее, чем любой более
сложный алгоритм.
Проанализировав все имеющиеся алгоритмы, выяснив, как они ведут себя в раз-
личных условиях и какие требования предъявляются к ресурсам, вы сможете вы-
брать оптимальный вариант для решения поставленной перед вами задачи.
Опубликовал Kest
September 12 2009 21:49:39 ·
0 Комментариев ·
9969 Прочтений ·
• Не нашли ответ на свой вопрос? Тогда задайте вопрос в комментариях или на форуме! •
Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.
Пожалуйста, залогиньтесь или зарегистрируйтесь для голосования.
Нет данных для оценки.
Гость
Вы не зарегистрированны? Нажмите здесь для регистрации.
Главная
Каталог файлов
