前言：📫 作者简介：小明java问道之路，专注于研究计算机底层，就职于金融公司后端高级工程师，擅长交易领域的高安全/可用/并发/性能的设计和架构📫 

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本文导读

本章中，我们了解程序优化涉及的范围，比如撰写<编译器友好型>以及<缓存友好型>的程序，针对不同的目标硬件平台还可能进行特定的优化等等，优化的难点在于你需要对系统有充分理解，那么如何优化是本章讨论的重点。影响程序的性能的四个方面：

GCC（编译器编译）实现的时候做了两层的中间码，分别是GIMPLE中间码，RTL中间码。代码生成阶段要考虑对应的指令集架构的寄存器使用，以及考虑流水线的调度。

一、编写一个高效程序需要做到：

（一）Select appropriate algorithms and data structures(选择合适的算法和数据结构)；（二）Capabilities and Limitations of Optimizing Compilers(编译器的能力和局限性)；（三）Exploiting Parallelism (探索并行化)

二、编写一个高效的程序有哪些方法

主要有：

一、消除循环的低效率；

二、减少过程调用；

三、消除不必要的内存引用；

四、提高并行性（计算吞吐量的界限）；

五、写读相关可能会对指令产生影响（理解内存性能）；

六、利用处理器的微体系结构优化（现代处理器指令并行，分为Instruction Control Unit(指令控制单元，负责从内存读取指令序列->执行译码等)、Execution Unit(执行单元)两部分），下图为一个乱序的处理器的架构图，指令控制单元负责从内存中读取指令，并产生一系列基本操作，然后执行单元完成这些操作，以及指出分支预测（投机执行）是否正确。 上面的模块为指令控制单元，下面的模块为执行单元）

七、循环展开（通过增加每次迭代计算的元素数量(每次循环做最多的事)，减少循环次数。可以理解为1.迭代时精准控制循环边界和循环做的事情、2.空间换时间(提前计算某些数据)，例如: x * (a[i] * a[i+1])  不需要等待前面指令执行(指令级并行，数据冒险)）； 

小结

程序员写的代码中的算法和数据结构更需要关心，对于处理器需要知道关于操作、容量、延迟和功能单元发射时间的信息，基本可以预估程序性能。

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