Вимірювання часу роботи коду

Взято тут.

Для одного дослідження виникла потреба заміряти час виконання шматків програми. При чому -- різних програм, включаючи багатопоточні, які виконуватимуться на різних архітектурах, із різними процесорами.

Задача ця виявилася далеко не тривіальною. Сучасний процесор -- дуже складний пристрій. Який працює із складно організованою пам'яттю -- кеші, NUMA, інші жахіття. А на ньому виконується жахливо складна операційна система.

Однак, задачу таки треба вирішувати. Що важливо -- профайлери, на жаль, не дуже підходять, через необхідність дослідити час виконання певного шматка коду -- достатньо великого, але не цілої програми. Точніше -- десятків програм на різних мовах. Добування потрібної інформації із профілів -- чи не складніша задача, за самостійне вимірювання.

Спробую тут дати короткий огляд підходів. Він не претендує на вичерпність -- це надміру складна та велика сфера, хоча принаймні згадати - де дивитися для глибшого ознайомлення, старатимуся.

Отож, задача: є багатопоточна програма, слід виміряти час виконання її фрагменту, тривалість роботи якого складатиме між секундами і хвилинами.

Retargetable printf з CoIDE та порівняння розмірів ROM/RAM для різних способів виводу

Ілюстрація з Вікі до
теми саморобок (DIY)

В попередньому пості було розглянуто, як забезпечити мінімалістичну підтримку стандартної бібліотеки С для мікроконтролерів сімейства STM32F1, (для контролерів інших сімейств, крім, власне, особливостей SemiHosting, відмінності будуть мінімальними, якщо взагалі будуть), працюючи з-під CoIDE. Однак, повноцінна підтримка цієї бібліотеки не завжди потрібна, а витрати пам'яті програм та RAM її printf(), в деяких ситуаціях можуть бути неприйнятними. На такий випадок CoIDE пропонує ще один варіант -- скористатися урізаною, мініатюрною реалізацією, яку воно називає Retargetable printf (Retarget_printf). (Взагалі, всі такі бібліотеки, де реалізувавши пару-другу функцій, можна "перенацілити" на роботу із іншим залізом, називають retargetable.)

Подивимося, що вона вміє, для чого може бути і як її подружити із SemiHosting --- виведенням повідомлень із використанням дебаггера.

Стандартна бібліотека C та SemiHosting (на прикладі STM32 і CoIDE)

Роль LibC в Linux. Зауважте, що
glibc надає значно більше інструментів,
ніж стандартна бібліотека С -- зокрема,
засоби POSIX. Нижче мови про них не буде.
(c) wiki

В попередньому пості було показано, як викристовувати CoIDE, програмуючи мікроконтролери (на прикладі плати STM32VLDiscovery). Розглянемо тепер, деякі загальні практичні питання програмування із використанням С. (В порівнянні із давнішими попередніми (1, 2) постами, тут більше подробиць, виправлено деякі помилки, і т.д.)

Увага (як часто буває в  embedded!), багато що із написаного нижче дуже сильно прив'язано до особливостей конкретного компілятора, GCC та конкретних його версій! Про Keil, можливо, колись напишу окремо. З іншого боку, особливої прив'язки до IDE немає, CoIDE згадується лише як конкретний приклад, котру галочку в котрому меню слід поставити для досягнення якогось результату. Розгляд ведеться для ARM-GCC 4.8 та 4.9, для новіших чи старіших версій можуть бути відмінності.

Стандартна бібліотека C