Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

/* Назначение функции timer_handler обработчиком сигнала

SIGVTALRM. */

memset(&sa, 0, sizeof(sa));

sa.sa_handler = &timer_handler;

sigaction(SIGVTALRM, &sa, NULL);

/* Таймер сработает через 250 миллисекунд... */

timer.it_value.tv_sec = 0;

timer.it_value.tv_usec = 250000;

/* ... и будет продолжать активизироваться каждые 250

миллисекунд. */

timer.it_interval.tv_sec = 0;

timer.it_interval.tv_usec = 250000;

/* Запуск виртуального таймера. Он подсчитывает фактическое

время работы процесса. */

setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &timer, NULL);

/* Переход в бесконечный цикл. */

while (1);

}

Функция sysinfo()возвращает системную статистике. Ее единственным аргументом является указатель на структуру типа sysinfo. Перечислим наиболее интересные поля этой структуры.

■ uptime— время в секундах, прошедшее с момента загрузки системы;

■ totalram— общий объем оперативной памяти;

■ freeram— свободный объем ОЗУ;

■ procs— число процессов, работающих в системе.

Для использования функции sysinfo()требуется включить в программу файлы , и .

Программа, приведенная в листинге 8.12, отображает статистическую информацию о текущем состоянии системы.

#include

#include

#include

#include

int main() {

/* Константы преобразования. */

const long minute = 60;

const long hour = minute * 60;

const long day = hour * 24;

const double megabyte = 1024 * 1024;

/* Получение системной статистики. */

struct sysinfo si;

sysinfo(&si);

/* Представление информации в понятном виде. */

printf("system uptime : %ld days, %ld:%02ld:%021d\n",

si.uptime / day, (si.uptime % day) / hour,

(si.uptime % hour) / minute, si.uptime % minute);

printf("total RAM : %5.1f MB\n", si.totalram / megabyte);

printf("free RAM : %5.1f MB\n",

si.freeram / megabyte);

printf("process count : %d\n", si.procs);

return 0;

}

Функция uname()возвращает информацию о системе, в частности сетевое и доменное имена компьютера, а также версию операционной системы. Единственным аргументом функции является указатель на структуру типа utsname. Функция заполняет следующие поля этой структуры (все эти поля содержат текстовые строки).

■ sysname. Здесь содержится имя операционной системы (например, Linux).

■ release, version. В этих полях указываются номера версии и модификации ядра.

■ machine. Здесь приводится информация о платформе, на которой работает система. В случае Intel-совместимых компьютеров это будет либо i386, либо i686, в зависимости от процессора.

■ node. Это имя компьютера.

■ __domain. Это имя домена.

Функция uname()объявлена в файле .

В листинге 8.13 показана небольшая программа, которая отображает номера версии и модификации ядра Linux, а также сообщает тип платформы.

#include

#include

int main() {

struct utsname u;

uname(&u);

printf("%s release %s (version %s) on %s\n", u.sysname,

u.release, u.version, u.machine);

return 0;

}

Сегодня лишь немногие программисты используют в своей практике язык ассемблера. Языки высокого уровня, такие как С и C++, поддерживаются практически на всех архитектурах и обеспечивают достаточно высокую производительность программ. Для тех редких случаев, когда требуется встроить в программу ассемблерные инструкции, в коллекции GNU-компиляторов (GCC) предусмотрены специальные средства, учитывающие особенности конкретной архитектуры.

Встроенными ассемблерными инструкциями следует пользоваться осторожно, так как они являются системно-зависимыми. Например, программу с инструкциями архитектуры x86 не удастся скомпилировать на компьютерах PowerPC. В то же время такие инструкции позволяют напрямую обращаться к аппаратным устройствам, вследствие чего программный код выполняется чуть быстрее.

В программы, написанные на языках С и C++, ассемблерные инструкции встраиваются с помощью функции asm(). Например, на платформе x86 команда

asm("fsin" : "=t" (answer) : "0" (angle));

является эквивалентом следующей инструкции языка C: [30] Выражение sin(angle) обычно преобразуется в вызов функции библиотеки libm , но если задать флаг -O1 (или включить более сильную оптимизацию), компилятор gcc заменит вызов функции простой ассемблерной инструкцией fsin .

answer = sin(angle);

Обратите внимание на то, что, в отличие от обычных ассемблерных инструкций, функция asm()позволяет указывать входные и выходные операнды, используя синтаксис языка С.

Подробнее узнать об инструкциях архитектуры x86, используемых в настоящей главе, можно по следующим адресам: http://developer.intel.com/design/pentiumii/manualsи http://www.x86-64.org/documentation.

Инструкции, указываемые в функции asm(), позволяют программам напрямую обращаться к аппаратным устройствам, поэтому полученные программы выполняются быстрее. Ассемблерные инструкции используются при написании кода операционных систем. Например, файл /usr/include/asm/io.hсодержит объявления команд, осуществляющих прямой доступ к портам ввода-вывода. Можно также назвать один из исходных файлов ОС Linux — /usr/src/linux/arch/i386/kernel/process.s; в нем с помощью инструкции hltреализуется пустой цикл ожидания.

Прибегать к ассемблерным инструкциям как к средству ускорения работы программы следует лишь в крайнем случае. Современные компиляторы достаточно сложны и прекрасно осведомлены об особенностях работы процессоров, для которых они генерируют код. Часто они создают цепочки кодов, которые кажутся неэффективными или неоптимальными, но на самом деле такие последовательности инструкций выполняются быстрее других. В подавляющем большинстве случаев можно положиться на оптимизирующие способности компиляторов.

Иногда одна или две ассемблерные команды способны заменить целую группу высокоуровневых инструкций. Например, чтобы определить позицию самого старшего значащего бита целого числа в языке С, требуется написать цикл, тогда как во многих ассемблерных языках для этой цели существует операция bsrl. Ее использование будет продемонстрировано в разделе 9.4, "Пример".

Вот как с помощью функции asm()осуществляется сдвиг числа на 8 битов вправо:

asm("shrl $8, %0" : "=r" (answer) : "r" (operand) : "cc");

Выражение в скобках состоит из секций, разделенных двоеточиями. В первой секции указана ассемблерная инструкция и ее операнды. Команда shrlосуществляет сдвиг первого операнда на указанное число битов вправо. Первый операнд представлен выражением %0. Второй операнд — это константа $8.