1.VTune介紹

       VTune視覺化效能分析器（Intel VTune Performance Analyzer）是一個用於分析和優化程式效能的工具，作為Intel為開發者提供的專門針對尋找軟硬體效能瓶頸的一款分析工具，它能確定程式的熱點（hotspot），找到導致效能不理想的原因，從而讓開發者據此對程式進行優化。

VTune效能分析器能通過以下的手段發現和定位程式中的效能問題：

• 從當前系統中收集效能資料；
• 從系統到原始碼不同的層次上，以不同的互動形式來組織和展示資料；
• 發現潛在的效能問題，並提出改進措施。

2.VTune的下載和安裝

VTune的下載和安裝比較繁瑣，下面簡單介紹VTune軟體的下載過程和在Linux環境下的安裝過程。

2.1  VTune的下載

VTune的正式版的價格很貴，可以選擇下載試用版——下載連結。下載試用版本需要註冊賬號，可以獲得31天的免費試用。註冊完成之後，註冊郵箱裡會收到一封郵件，其中包含軟體的下載連結和註冊碼。

   點選郵箱裡的下載連結，選擇"Linux系統產品"並選擇自己想要下載的軟體版本號，本文件以"vtune_amplifier_xe_2013_update17.tar.gz"軟體版本號為例。

2.2  VTune的安裝

將下載的軟體安裝包移動到Linux系統上，解壓安裝包：

tar zxvf vtune_amplifier_xe_2013_update17.tar.gz

進入解壓後的資料夾，執行"install.sh"指令碼，全部按照預設設定，根據安裝嚮導安裝即可。

安裝完成後，需要先執行VTune安裝成功後得到的檔案：

source /home/…/intel/vtune_amplifier_xe_2017.1.0.486011/amplxe-vars.sh

如圖 2.1所示，使用"amplxe-gui"命令啟動VTune軟體。

圖 2.1 VTune啟動命令

3. VTune的使用

在Linux環境中，啟動VTune效能分析器，如圖 3.1所示，點選新建工程按鈕，新建一個性能分析工程。

圖 3.1 新建工程

如圖 3.2所示，選擇要分析的目標檔案，並填寫分析的檔案的執行引數。

圖 3.2 目標檔案選擇

如圖 3.3所示，選中目標工程，右擊，可以新建目標檔案的分析型別。

圖 3.3 新建分析型別

如圖 3.4所示，英特爾VTune效能分析器，可以分析的效能型別有："Algorithm Analysis"、"Microarchitecture Analysis"、"Knights Corner Platform Analysis"和"Custom Analysis"四大類。

圖 3.4 VTune分析型別

如圖 3.5所示，"Algorithm Analysis（演算法分析）"是運用最廣泛的分析型別。它包含"Basic Hotspots（基礎熱點）"、"Advanced Hotspots（高階熱點）"、"Concurrency（併發）"和"Locks and Waits（資源鎖和等待）"四種子分析型別。下面詳細介紹"Basic Hotspots（基礎熱點）"的使用。

圖 3.5 演算法分析子類

4.（Basic Hotspots）基礎效能熱點分析

如圖 4.1所示，按照第3章節，選擇要分析的目標程式，選擇演算法分析裡的基礎效能熱點分析。設定CPU的取樣間隔時間，點選右上角的"Start"按鈕開始分析目標程式。

圖 4.1 基礎效能分析的建立（Basic Hotspots）

如圖 4.2所示，點選開始分析資料後，VTune就開始執行目標程式，並收集相關的效能資料，當收集完成之後，需要手動停止資料的收集。

圖 4.2 停止收集資料（Basic Hotspots）

如圖 4.3所示，停止資料分析後，可以獲得8類資料，分別為"Analysis Target"、"Analysis Type"、"Collection Log"、"Summary"、"Bottom-up"、"Caller/Callee"、"Top-down Tree"和"Tasks and Frames"。其中"Analysis Target"、"Analysis Type"和"Collection Log"三類資料，不做過多分析。主要分析其他幾類資料所包含的內容。

圖 4.3 收集的資料分類（Basic Hotspots）

4.1 Summary

如圖 4.4所示，Summary主要分析的資料有："Elapsed Time（經過的總時間）"、"Top Hotspots（高熱點部分）"、"CPU Usage Histogram（CPU使用直方圖）"和"Collection and Platform Info（收集資訊和平臺資訊）"。

圖 4.4 Summary的資料展示（Basic Hotspots）

如圖 4.5所示，Elapsed Time資訊，主要有匯流排程數量、開銷時間（花費在同步和執行緒庫函式的時間）、自旋時間（CPU等待其它同步資源處理的自旋等待時間）、CPU時間（CPU執行程式所花費的總時間）和暫停時間。

圖 4.5 Elapsed Time（Basic Hotspots）

如圖 4.6所示，Top Hotspots資訊，會列舉VTune分析的程式裡的活躍度最高（最耗時）的部分，例如：自旋鎖、函式等。

圖 4.6 Top Hotspots（Basic Hotspots）

如圖 4.7所示，CPU Usage Histogram資訊，顯示CPU使用直方圖。

圖 4.7 CPU Usage Histogram（Basic Hotspots）

如圖 4.8所示，Collection and Platform Info資訊，包含了應用程式命令列、作業系統、CPU等資訊。

圖 4.8 Collection and Platform info（Basic Hotspots）

4.2  Bottom-up

如圖 4.9所示，Bottom-up可以檢視函式/模組/執行緒呼叫時間的耗費，主要分析的資料有：程序、執行緒、模組、函式和呼叫的堆疊資訊。可以顯示程式的程序、執行緒號，函式的開始地址，CPU開銷時間，CPU自旋時間等資訊。

圖 4.9 Bottom-up（Basic Hotspots）

4.3  Caller/Callee

如圖 4.10所示，Caller/Callee主要分析的資料有：CPU總利用時間、各個函式自我利用時間、各個函式的自我開銷時間、各個函式的呼叫者和被呼叫者等。

圖 4.10 Caller/Callee（Basic Hotspots）

4.4  Top-down Tree

如圖 4.11所示，Top-down Tree是以樹形結構展示每個呼叫所花費的時間及佔比，可以從時間花費最多的地方往下一層一層的展開，找到關鍵函式分析其效能。其分析的內容和Caller/Callee基本相同。

圖 4.11 Top-down Tree（Basic Hotspots）

4.5 Tasks and Frames

如圖 4.12所示，Tasks and Frames主要以直方圖的形式詳細展示了程式的分析時間、CPU使用時間以及程序和各個執行緒的執行時間。

圖 4.12 Tasks and Frames（Basic Hotspots）

5.  總結

VTune可以幫助使用者定位程式中的"熱點"，所謂的"熱點"就是程式中花費執行時間最長的程式碼段。VTune效能分析器能夠收集應用程式和系統上的效能資料，然後以圖形和表格的形式顯示出來。從這些顯示的資料中，使用者能夠分析應用程式的效能，從而知道程式中哪個部分執行的慢，為什麼執行的慢。

6.  免責宣告

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