====== Otimização ====== Em qualquer área científica ou tecnológica, otimizar os projetos é quase indispensável. Buscando sempre uma economia de recursos (minimizando custos e riscos) ou um aumento na eficiência do projeto (maximizando lucros ou confiabilidade), a otimização nos dias atuais é essencial. ====== Otimização computacional ====== Na área computacional, durante a fase de finalização de um código, a técnica de otimização é utilizada para transformar um programa, com o objetivo de minimizar o consumo de CPU e memória e, consequentemente, obter a melhor versão possível do programa no quesito tempo de execução, tamanho de armazenamento ou gasto energético. A otimização do código pode ser feita manualmente pelo desenvolvedor ou automaticamente pelo compilador/software, mas deve seguir restritamente as seguintes condições: * A otimização não deve, de forma alguma, modificar o significado do programa. Em outras palavras, o programa original não pode ter seu âmago alterado; * A otimização deve trazer melhorias ao programa original seguindo algum critério (velocidade de execução, espaço de armazenamento ocupado, etc.). Não há sentido em otimizar um programa e torná-lo “pior” em relação ao seu estado pré-otimizado; * O tempo de compilação deve ser razoável. ====== Porque otimizar ====== ---- A otimização do programa é viável pois: * Reduz o espaço consumido pelo programa e aumenta a velocidade de execução; * Geralmente, um algoritmo otimizado permite a sua reutilização em outras situações/programas; * Diminui drasticamente o tempo de algumas atividades, como por exemplo, uma análise manual de uma quantidade consideravelmente grande de dados demanda muito tempo. Sendo assim, nesse caso, pode ser utilizado o software Tableau (desenvolvido para análise de dados). De forma semelhante, a própria otimização manual de um código grande demanda muito tempo e possui uma confiabilidade inferior a softwares otimizadores. Além disso, essa técnica normalmente ocorre durante a finalização do desenvolvimento do programa pois ela tende a dificultar a legibilidade e aumentar o tamanho do código, em troca pelas melhorias de desempenho. ====== Tipos de otimização ====== ---- Podemos classificar, de forma geral e ampla, a otimização em dois tipos: otimização independente da máquina e otimização dependente da máquina. ==== Otimização independente da máquina ==== Tem como objetivo melhorar o código intermediário (tradução da linguagem programada para uma linguagem do compilador que facilita sua leitura e manipulação, anterior ao código de máquina). Dessa forma, é possível obter um melhor código de máquina otimizado. Por conta da otimização ocorrer no código intermediário, não há nenhum registro do processador e nem referência ou localização absoluta da memória. ==== Otimização dependente da máquina ==== Diferentemente da otimização independente da máquina, nesse caso, a otimização ocorre após o compilador gerar o código de máquina. Sendo assim, haverá registros no processador e também referências de memória absoluta, pois ter acesso à essas informações possibilita a otimização de uma forma diferente à apresentada anteriormente. Otimizadores dependentes da máquina têm por objetivo tirar o máximo proveito da hierarquia de memória. ====== Exemplos de otimização do código (em linguagem C) ====== ---- - Propagação de variável: nesse caso, é possível observar que a variável ‘x’ é utilizada apenas como referência para o valor de ‘a’. Entretanto, como não há alteração no valor de ‘a’, essa atribuição não faz diferença para a operação com a variável ‘b’. //Antes da Otimização c = a * b; x = a; d = x * b + 4; //Depois da Otimização c = a * b; x = a; d = a + 4; - Eliminação de código morto: Muitas vezes, a propagação de variável gera um código inalcançável ou indiferente para o programa. Utilizando o mesmo exemplo acima, podemos otimizar ainda mais eliminando a variável ‘x’, uma vez que ambos não fazem diferença para o código. //Antes da Otimização c = a * b; x = a; d = a * b + 4; //Depois da Otimização c = a * b; d = c + 4; - Code Motion: Visa reduzir a frequência de avaliação da expressão e também retirar variáveis constantes de dentro de loops. //Antes da Otimização a = 200; while (a > 0) { b = x + y; if (a % b == 0} // resto da divisão de ‘a’ por ‘b’ é 0 printf(“%d”, a); } //Depois da Otimização a = 200; b = x + y; while(a>0) { if (a % b == 0} // resto da divisão de ‘a’ por ‘b’ é 0 printf(“%d”, a); } ====== Aplicação da otimização ====== A otimização pode ser aplicada em três momentos (programa de origem, código intermediário e código de máquina) e dividida em duas fases (Otimização global e Otimização local). ===== Momentos ===== * Programa de origem:\\ A otimização ocorre no programa de origem e envolve realizar modificações na lógica do algoritmo ou na estrutura dos laços de repetição. A otimização nesse momento é feita pelo próprio desenvolvedor. * Código Intermediário:\\ A otimização ocorre no programa intermediário e envolve realizar modificações nos cálculos de endereço de memória e também transformações nas chamadas de procedimentos. Nessa fase, a otimização é feita pelo compilador. * Código de máquina:\\ Feita também pelo compilador, são feitas alterações em uma parte mais baixo nível do código. Como por exemplo o uso de registradores do processador. ===== Fases ===== * Otimização global:\\ Alterações ocorrem em grandes conjuntos do programa, como por exemplo funções, laços de repetições e procedimentos. * Otimização local:\\ Alterações ocorrem em pequenos conjuntos do código, como em linhas específicas do programa. Essa, por sua vez, ocorre anteriormente à otimização global. ====== Referências ====== ---- [1] OPTIMIZING Compiler. In: **WIKIPÉDIA**: a enciclopédia livre. Disponível em: . Acesso em 4 de setembro de 2022. [2] RANGEL, José Lucas. **Otimização de Código**. [Material de apoio à disciplina de Compiladores, lecionada na Universidade Federal de Pernambuco]. Disponível em: . Acesso em 04 de setembro de 2022. [3] RICARTE, I. L. M.. **Otimização de Código**. [Material de apoio às disciplinas de Introdução a Software de Sistema e Mini e microcomputadores: software]. Disponível em: . Acesso em 04 de setembro.