33. Analysewerkzeuge. 1) Visualisierung von Graphen 1) VCG 2) AiSee 3) LogLin und CroCoCosmos 2) WCETA mit AiT Version ,

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1 33. Analysewerkzeuge Prof. Dr. rer. nat. Uwe Aßmann Institut für Software- und Multimediatechnik Lehrstuhl Softwaretechnologie Fakultät für Informatik TU Dresden 1) Visualisierung von Graphen 1) VCG 2) AiSee 3) LogLin und CroCoCosmos 2) WCETA mit AiT Version , SEW, Prof. Uwe Aßmann 1

2 Obligatorische Literatur Reinhold Heckmann, Christian Ferdinand. Worst-Case Execution Time Prediction by Static Program Analysis. AbsInt Angewandte Informatik GmbH. Science Park 1, D Saarbrücken, Germany, 2

3 33.1 Visualisierungswerkzeuge für Graphen Für Programm- oder Modellgraphen SEW, Prof. Uwe Aßmann 3

4 Geschichte Edge (Frances NewberyPaulisch, Karlsruhe 1992) Symposium on Graph Drawing VCG (G. Sander, EU-Projekt COMPARE, 1995, Universität Saarbrücken) Liste von 1999: Absint AiSee 1997-today Linloglayout aus Cottbus ayout/ 4

5 Visualisierungswerkzeug VCG (Visualization of Compiler Graphs) Autor Dr. Georg Sander Im EU-Projekt COMPARE ftp://ftp.cs.uni-sb.de/pub/graphics/vcg/doc/vcgdoc.ps.gz G. Sander: Visualisierungstechniken für den Compilerbau. Dissertation, Universität des Saarlandes, Technische Fakultät, published with Pirrot Verlag, Saarbrücken, ISBN , SEW, Prof. Uwe Aßmann 5

6 Timing Diagramm 6

7 Attributierter Syntaxbaum 7

8 .. mit gefalteten Unterbäumen 8

9 GraphVisualisierungswerkzeug AiSee von AbsInt Kostenlose Demoversion SEW, Prof. Uwe Aßmann 9

10 Graphsprache GDL graph: { title:"kline" node: { title:"k1" loc:{x:530 y:440} status:wrapped info1:"\f09novoslobodskaya" color:darkred color:15 bordercolor:0 edge.color:darkred shape:box width:180 height:54 info3:"href: odskaya/mainpage.htm; textcolor:white target:_blank;onmouseover:photohref(11,'k1',12); onmouseout:nophoto()" borderwidth:2 } bordercolor:9 node: { title:"k2" loc:{x:630 y:440} label:"koltsevaya\nliniya" info1:"\f09ploshchad Suvorova\n\f31under construction" textmode:left_justify loc:{x:1484 y:438} color:27 bordercolor:0 } node.borderwidth:3 edge: { source:"k1" target:"k2" } node.color:9 edge: { source:"k2" target:"k3" } } 10

11 Diferent Tree Layouts 11

12 12

13 Visualisierung einer Internen Repräsentation eines Programms 13

14 FishEye View 14

15 Knoten können aufgefaltet werden 15

16 Übersichtsfenster 16

17 Benutzerdefnierte Icons in Knoten 17

18 Faltoperationen 18

19 33.3 LinLog und CroCo Cosmos Andreas Noack. Energy Models for Graph Clustering. Journal of Graph Algorithms. Vol. 11, no. 2, pp , Lewerentz, Claus; Noack, Andreas. CrocoCosmos - 3D Visualization of Large Object-Oriented Programs. In Michael Jünger, Petra Mutzel (editors): Graph Drawing Software, pages Springer-Verlag, Mike Gißrau 19 SEW, Prof. Uwe Aßmann 19

20 Energiemodelle Energiemodelle defnieren Anziehungs- und Abstoßungskräfte für Knoten und Kanten von Graphen. Sie erzeugen sehr interessante 3-D-Bilder, auch von großen Graphen Rotation, Navigation, Zoom-In/Out ist möglich Erzeugung von VRML möglich Die folgenden Bilder sind von 20

21 US Airline Routes Relative Verbindungsdichte 21

22 Fruchterman-Reingold Modell Node-Repulsion Energiemodell 22

23 CroCoCosmos: LinLog Energiemodell eines Frameworks 23

24 Aufrufgraph nach einigen Abstraktionen 24

25 3-Schichten-Architektur sichtbar Links: GUI-Klassen, Rechts: Anwendungslogik, Mitte: verb. Klassen 25

26 Visualisierung von Kohäsion und Kopplung Fruchertman-Reingold-Metrik zeigt gute Kohäsion, lose Kopplung (siehe Farben und Clustering) 26

27 Und weils so schön ist.. nochmal mit LinLog 27

28 ... 28

29 33.2 AiT Worst-Case Execution Time Analyzer Mike Gißrau 29 SEW, Prof. Uwe Aßmann 29

30 Was ist AiT? Binärdateien für bestmmte Echtzeitanwendung ait Worst Executon Time 30 30

31 Warum braucht man WCET? Beispielanwendungen Probleme fy by wire Flugzeuge Komplexe Laufzeitbestmmung durch Caches und Pipelines Airbagsysteme Motorsteuerung ABS-Steuerung brake by wire Analysemethoden, die Caches und Pipelines ignorieren, liefern zu hohe Zeitschranken Ressourcenverschwendung Test- und Messverfahren unsicher, keine Garante der oberen Schranken möglich 31 31

32 Schritte 1) Kontrollfuss-Analyse: Rekonstruktion des Kontrollfusses aus den ausführbaren Binärdateien des zu analysierenden Systems 2) Value-Analyse: Bestimmung von Schleifengrenzen und Berechnung von Adreßbereichen für Instruktionen, die auf den Speicher zugreifen 3) Cache-Analyse: Klassifzierung der Speicherzugrife als CacheTrefer oder Cache-Verfehlen 4) Pipeline-Analyse: Vorausberechnung des Verhaltens der ProzessorPipeline 5) Pfadanalyse: Bestimmung des Worst-Case-Ausführungspfades 32

33 Überblick void do_something() { sleeping(); eating(); while(drinking()) { drink_more(); } } ait Compiler à ;ÞKÿÿô;ÿ

34 Phasen im Compiler

35 Behandlung von Schleifen

36 AiT Screenshot Die folgenden Bilder sind aus 36

37 Präsentation einer WCET Interprozedurale Analyse Unterscheidung von Aufrufkontexten 37

38 Berechnete Attribute 38

39 Schlechtester Pfad in Rot 39

40 ait für ARM7 TDMI - Basisblock-Ansicht sum #: Anzahl Durchläufe im schlimmsten Fall max t: die WCET des Basisblocks, von dem die Kante ausgeht. Für jede Instruktion kann die Menge aller möglichen PipelineZustände visualisiert werden 40

41 ait für MPC5xx: Visualisierung der Ergebnisse der Pipeline-Analyse Für eine einzige Instruktion: Jeder gelbe bzw. grüne Untergraph entspricht einem Pipeline-Zustand. Der in ait integrierte Graph-Browser aisee ermöglicht interaktives Erkunden von CPU- und CPU-Core-Zuständen an beliebigen Stellen im Graphen. 41

42 ait für MPC5xx Visualisierung der Pipeline-Analyseergebnisse 1. Startzustand* 2. Zwischenzustand* 3. Endzustand* 4. Zustandsbeschreibung 5. Flash A 6. Flash B 7. Memory-Controller 8. L2U 9. Fetch 10. Dispatch 11. Execute 12. Write-back 13. Decode-Bufer 14. Prefetch-Queue 15. History-Queue 42

43 The End 43