(NAMGUNGEUN)

임베디드 프로그래밍 C코드 최적화

한신학 han theology 2017. 12. 11. 15:22

책소개

더 작고 빠르게 임베디드 시스템에서 코드를 작성하는 기법!

「BLOG 2 BOOK」시리즈 제4권『임베디드 프로그래밍 C코드 최적화』. 이 책은 임베디드 프로그래머 및 C언어로 최적화를 공부하고 싶은 개발자를 위해 '한정된 자원만 이용할 수 있는 임베디드 시스템에서 이룰 수 있는 최적화 방법'을 제시한다. 그리고 프로그램의 동작 원리까지 상세하게 설명한다.

본문은 임베디드 시스템을 위한 더 작고 빠른 코드 작성기법을 자세히 알려준다. 앞부분에서는 '하드웨어 제어 방법, C언어 오브젝트 파일의 구성, C가 사용하는 메모리 구성, C프로그램 실행 과정' 등 최적화를 하기 전에 필요한 기반 지식을 정리한다. 그리고 뒷부분에서는 프로그램 개발 상황들에 적절한 최적화 방법을 여거 가지로 모색한다.

여기서는 크기 최적화와 속도 최적화에 관한 내용을 중심으로, 한 줄의 코드를 짜더라도 좋은 코드를 만들 수 있는 길을 안내한다. 전체적으로 임베디드 환경을 처음 접하는 김 대리가 박 과장으로부터 하나씩 배워가는 과정으로 구성되어 있다. 그러므로 임베디드 환경에 익숙하지 않은 개발자들이 쉽고 재미있게 배워나갈 수 있다.

[인터넷 교보문고 제공]

 

저자소개

김유진

김유진
이메일: ujinkim7@gmail.com
MDS 테크놀러지에서 선임연구원으로 근무했고, 현재 프리랜서로 강의 및 개발 활동 중이다. 임베디드 소프트웨어에서부터 자바 응용프로그램까지 다양한 분야에서 개발과 강의한 경력이 있으며 기업이나 대학에서 강의 중이다. 관심분야는 임베디드 OS, 자바, 시스템 최적화이다. 기업에서 개발의 목적은 동작하는 것을 만드는 것이 아니라 적은 비용으로 최대 효과를 내는 시스템을 개발하는 것이라 설파하고 있다.

[강컴닷컴 제공]

목차

1장 김 대리, 플랫폼 개발팀으로 발령 나다.
1.1. 의문1. 임베디드 시스템이란?
1.2. 의문2. 임베디드 시스템의 구현
1.3. 의문3. 임베디드 소프트웨어 개발방법
1.4. 의문4. 프로그램을 어떻게 타겟 시스템으로 옮기나
1.5. 의문5. 임베디드 소프트웨어의 실행
1.6. 정리

2장 김 대리, 하드웨어 제어에 눈뜨다.
2.1. 의문1. 하드웨어에 어떻게 접근하나
2.2. 의문2. 하드웨어 어떻게 제어하나
2.3. 의문3. 특정 비트를 어떻게 제어하나
2.4. 정리

3장. 김 대리, 드디어 LED를 깜박이다.
3.1. 과제 1. 포인터 없이 메모리에 접근하기
3.2. 과제 2. 코드 줄이기
3.3. 정리

4장 컴파일러 최적화, 너무 믿지 마세요.
4.1. 외부 요인에 의해 변하는 메모리를 위한 volatile
4.2. 정리

5장 main()은 누가 호출하나
5.1. 운영체제가 있는 경우의 main() 호출과정
5.2. 운영체제가 없는 경우의 main() 호출과정
5.3. 정리

6장 포인터에 대한 오해와 진실
6.1. 오해1. 메모리에 접근하려면 포인터가 필요하다?
6.2. 오해2. 포인터와 포인터 연산은 +, -연산만 가능하다?
6.3. 오해3. 배열의 이름은 포인터이다?
6.4. 오해4. a[]배열의 a와&a는 같은 의미이다?
6.5. 정리

7장 김 대리의 포인터 울렁증 극복기
7.1. 문자열 포인터
7.2. void 포인터
7.3. 함수 포인터
7.4. 정리

8장 최적화 꼭 해야 하나요?
8.1. 코드 최적화
8.2. 정리

9장 최적화의 첫 단계, 컴파일을 잘 이해하라
9.1. 컴파일(compile) 과정
9.2. 오브젝트 파일(object file)
9.3. 링킹(linking)
9.4. 재배치(relocation)
9.5. 로딩
9.6. 정리

10장 포인터의 활용 및 최적화
10.1. 포인터는 부피가 큰 데이터를 이동시키는 효과적인 방법이다.
10.2. 포인터 이럴 땐 선택이 아니라 필수
10.3. 힙 영역에 접근하는 방법제공
10.4. 포인터를 빠르게 하는 방법 : 포인터 체인을 제거하라.
10.5. 정리

11장 C는 메모리를 어떻게 사용하는가
11.1. C의 메모리
11.2. static
11.3. extern
11.4. auto
11.5. register
11.6. 정리

12장 변수를 잘 사용하는 건 최적화의 기본
12.1. 적절한 데이터 타입을 선택하라
12.2. 전역 변수 최적화
12.3. 지역 변수 최적화
12.4. 정적 지역 변수의 최적화
12.5. 타입 한정자
12.6. const
12.7. 정리

13장 집합원소 저장의 효율적 방법
13.1. 배열 액세스, 어느 방법이 좋은가?
13.2. 배열 인덱스의 활용
13.3. 구조체의 패딩 비트를 줄여라
13.4. 유니온의 활용
13.5. 정리

14장 메모리는 돈이다
14.1. ROM 최적화
14.2. RAM 최적화
14.3. 정리

15장 함수, 생각 없이 쓰면 낭패 본다
15.1. 매크로 함수
15.2. 인라인
15.3. 재귀 함수의 최적화
15.4. 함수 분기에서 돌아오기 까지
15.5. 함수에서 인자를 잘 활용하는 팁
15.6. 리프 함수(Leaf function)의 활용
15.7. 정리

16장 if가 좋을까 switch가 좋을까?
16.1. 분기문 최적화
16.2. 정리

17장 돌리는 것도 요령껏
17.1. 좀 덜 돌면 안되겠니? => 루프 풀기(Loop Unrolling)
17.2. 가까운 루프는 합쳐라! =>루프 병합(Loop Fusion)
17.3. 루프와 상관없는 계산을 루프 밖으로 쫓아내라
17.4. 필요 없이 루프를 끝까지 돌리지 마라
17.5. 루프 변수
17.6. 루프를 빠르게 하는 표현
17.7. 함수 루프
17.8. 정리

18장 최적화를 부르는 표현
18.1. 비용이 낮은 연산자를 선택하라
18.2. short circuit 원리의 활용
18.3. 연관된 표현은 묶어서 처리하라
18.4. 고민되는 실수 연산의 표현(floating point arithmetic)
18.5. 비트 플래그의 토글링(toggling)
18.6. 유니온의 활용
18.7. 조건부 실행
18.8. 정리

19장 컴파일러를 사용한 최적화(GNU C Compiler)
19.1. 어셈블리 코드를 보자
19.2. 상수 대체(Constant Folding)
19.3. 중복표현 제거
19.4. 연산 강도 경감(Strength Reduction)
19.5. 정리

20장 ARM에서의 최적화
20.1. APCS
20.2. 루프 최적화
20.3. ARM 레지스터 활용 팁
20.4. 지역 변수 타입
20.5. 함수 최적화
20.6. 연산 최적화
20.7. 정리

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책속으로

김 대리: 과장님, x86용으로 개발된 코덱을 임베디드 시스템에 포팅했는데 성능이 많이 떨어집니다.
박 과장: 성능이 떨어진다는 게 무슨 의미인가?
김 대리: 음악 파일을 재생하면 음악이 끊기기도 하고, 다음 곡으로 넘어갈 때 지연이 심합니다.
박 과장: 어디 코덱 코드 좀 보세. (한참을 코드를 보시더니) 손볼 곳이 많군. 코드가 엉망이야. x86 환경은 리소스가 풍부하기 때문에 어떻게 돌아갔는지 모르지만, 임베디드 시스템의 경우에는 이렇게 코딩해서는 힘들지. 자네가 고생 좀 해야겠어. 코드를 적합하게 수정해야겠네.
김 대리: 어디를 어떻게 수정하라는 건가요?
박 과장: 코드 최적화 말일세.
김 대리: 코드 최적화요?
박 과장: 우선 프로그램이 전체적으로 크게 잘못된 곳은 없는 것 같네. 다만, 코드가 임베디드 환경에 적합하지 않다는 것이 문제일세. x86 환경은 프로세서의 성능도 좋고, 메모리도 풍부해서 로직이 잘못되지만 않았다면 작동에는 별문제가 없지. 하지만, 임베디드 환경에서는 코드 한 라인을 짜더라도, 어떻게 하면 짧게 표현할 수 있고 메모리를 덜 사용할 수 있을지를 고민해야 한다네. 지금 이 코덱의 문제는 이러한 고민을 하지 않고 코드를 만들었으니 시스템이 힘들어하는 것이지. --- 본문 중에서

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