توقع الأداء

في علوم الحاسوب ، يُقصد بتوقع الأداء تقدير وقت تنفيذ البرنامج أو عوامل الأداء الأخرى (مثل أخطاء ذاكرة التخزين المؤقت ) على جهاز حاسوب معين. ويُستخدم هذا المفهوم على نطاق واسع من قِبل مهندسي تصميم الحواسيب لتقييم التصاميم الجديدة، ومطوري المترجمات لاستكشاف تحسينات جديدة، وكذلك من قِبل المطورين المتقدمين لتحسين برامجهم.

توجد العديد من الطرق للتنبؤ بأداء البرامج على أجهزة الكمبيوتر. ويمكن تقسيمها تقريبًا إلى ثلاث فئات رئيسية:

• التنبؤ القائم على المحاكاة
• التنبؤ القائم على الملف الشخصي
• النمذجة التحليلية

يمكن الحصول على بيانات الأداء مباشرةً من برامج المحاكاة الحاسوبية ، حيث يتم تنفيذ كل تعليمة من تعليمات البرنامج المستهدف ديناميكيًا بناءً على مجموعة بيانات إدخال محددة. تستطيع برامج المحاكاة التنبؤ بأداء البرنامج بدقة عالية، ولكنها تستغرق وقتًا طويلاً لمعالجة البرامج الكبيرة. ومن الأمثلة على ذلك برنامجا PACE ^{[ 1 ]} و Wisconsin Wind Tunnel ^{[ 2 ] ، بالإضافة إلى مجموعة أدوات المحاكاة WARPP [ 3 ]} الأحدث، والتي تسعى إلى تقليل الوقت اللازم لمحاكاة الأنظمة المتوازية بشكل ملحوظ.

هناك نهج آخر، يعتمد على المحاكاة القائمة على التتبع، لا يُنفذ كل تعليمة، بل يُشغل ملف تتبع يخزن أحداث البرنامج المهمة فقط. يفقد هذا النهج بعض المرونة والدقة مقارنةً بالمحاكاة الدقيقة للدورة المذكورة سابقًا، ولكنه قد يكون أسرع بكثير. غالبًا ما يستهلك إنشاء التتبعات مساحة تخزين كبيرة، وقد يؤثر سلبًا على وقت تشغيل التطبيقات إذا تم تسجيل كمية كبيرة من البيانات أثناء التنفيذ.

تعتمد الطريقة التقليدية للتنبؤ بالأداء على اعتبار البرنامج مجموعة من الوحدات الأساسية المتصلة بمسار تنفيذ. وبالتالي، فإن زمن تنفيذ البرنامج بأكمله هو مجموع زمن تنفيذ كل وحدة أساسية مضروبًا في تردد تنفيذها، كما هو موضح في الصيغة التالية:

${\displaystyle T_{program}=\sum _{i=1}^{n}{(T_{BB_{i}}*F_{BB_{i}})}}$

تُستخرج ترددات تنفيذ الكتل الأساسية من محلل الأداء ، ولذلك تُسمى هذه الطريقة بالتنبؤ القائم على تحليل الأداء. أما زمن تنفيذ الكتلة الأساسية، فيُستخرج عادةً من مُجدول تعليمات بسيط.

كان التنبؤ الكلاسيكي القائم على الملفات التعريفية فعالاً مع المعالجات القديمة ذات الإصدار الواحد والتنفيذ المتسلسل، ولكنه يعجز عن التنبؤ بدقة بأداء المعالجات الحديثة. والسبب الرئيسي هو قدرة المعالجات الحديثة على إصدار وتنفيذ عدة تعليمات في الوقت نفسه، وأحيانًا خارج الترتيب الأصلي، وتجاوز حدود الكتل الأساسية.