畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯-安卓平臺的性能研究

畢業(yè)論文（設(shè)計）外文資料翻譯學(xué)院：專業(yè)班級：學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：外文出處：(外文)InternationalJournalonComputerScienceandEngineering(IJCSE),April2012,Pages0975-337附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文指導(dǎo)教師評語：該英文資料選擇合理，與畢業(yè)論文相關(guān)度高。專業(yè)術(shù)語、詞匯翻譯的準確度較高，體現(xiàn)了較強的英語應(yīng)用水平。翻譯工作認真細致，嚴格按照規(guī)定，翻譯材料能與原文保持一致，能正確表達出原文意思，保持準確。簽名：陳勁新2015年10月14日1．外文資料翻譯譯文安卓平臺的性能研究摘要：隨著安卓平臺廣泛應(yīng)用于包括智能移動設(shè)備在內(nèi)的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)性能分析的需求顯著增加。系統(tǒng)的性能通常是由基準測試和分析器軟件測量的。我們使用了一個基準的應(yīng)用程序和公共配置文件的安卓平臺的性能進行了研究。為了更詳細的集成性能分析，我們提出了一個分析架構(gòu)的安卓平臺。關(guān)鍵詞：安卓；性能；基準；輪廓；簡介如今智能手機和平板電腦在我們的生活中發(fā)生了巨大的變化。智能設(shè)備最流行的操作系統(tǒng)是蘋果的iOS和谷歌的Android。因為安卓是開源軟件，并為開發(fā)者提供了一個免費的平臺來下載并使用自己的應(yīng)用，所以很多硬件廠商采用安卓的市場份額也越來越大。即使平臺是通用的，具有相同的軟件能力，實際的性能變化與硬件和其他軟件組件也有所不同。所以每一個硬件和軟件開發(fā)者都做出了巨大的努力，以達到更高的性能優(yōu)化。要發(fā)布一個擁有很好軟件的智能手機產(chǎn)品時，開發(fā)人員應(yīng)該詳細估計其性能，以糾正或提高它的不足之處。在本文中，我們使用了2種軟件工具用于測量系統(tǒng)的性能，基準和分析軟件?；鶞蕼y試對于評估和估計每個設(shè)備和整個系統(tǒng)的相對水平是很有用的，所以可以它幫助我們選擇硬件或調(diào)整系統(tǒng)變量，以實現(xiàn)更高的性能。分析軟件可以跟蹤程序的活動，收集有關(guān)函數(shù)調(diào)用、內(nèi)存使用、進程和通信的信息。我們分別引入了代表性基準軟件和剖面軟件后，對標準工具進行了修改，并給出了簡單的性能分析結(jié)果。發(fā)展綜合和全面的性能分析軟件，這將是未來工作的基礎(chǔ)，。安卓平臺安卓是一個軟件協(xié)議棧的移動設(shè)備，它包括一個操作系統(tǒng)，中間件和關(guān)鍵應(yīng)用[1]。這是發(fā)展和領(lǐng)導(dǎo)的開源項目保持OHA（開放手機聯(lián)盟）[2]，旨在為消費者建立一個更好的電話。安卓體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1安卓體系架構(gòu)的基礎(chǔ)是內(nèi)核2.6。它支持安全、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡(luò)堆棧和設(shè)備驅(qū)動模型。一套c/c++庫是由各種組件的安卓系統(tǒng)使用。它們包括標準C庫（libc）、媒體庫包括MPEG4，H.264，MP3，JPG和PNG，顯示子系統(tǒng)的表面管理libwebcore作為一個Web瀏覽器引擎，2D圖形引擎SGL，3D圖形庫，字體渲染和SQLiteFreeType，輕量級的關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎。安卓運行庫包含一組提供編程語言功能的核心庫。Dalvik虛擬機支持Android的Java應(yīng)用程序的運行時的環(huán)境。每個Android應(yīng)用都運行在自己的進程中，有自己的Dalvik虛擬機實例。傳統(tǒng)的Java虛擬機是一個基于堆棧的機器，但Dalvik基于寄存器和Dalvik可執(zhí)行文件（.dex）格式。應(yīng)用程序開發(fā)人員通常在開發(fā)程序時通過大量的API訪問應(yīng)用程序框架層。應(yīng)用框架是一個開放的軟件開發(fā)平臺，包括視圖管理、內(nèi)容提供商、資源管理器、通知管理器和活動管理器。許多可重用組件在框架中釋放，開發(fā)人員可以替換組件或發(fā)布它自己的功能[3]。off-the-shelf性能分析工具這里有幾種工具，用于評估和分析系統(tǒng)或應(yīng)用程序的性能。我們研究和測試了一些基準測試工具和性能測試軟件的應(yīng)用程序開發(fā)。他們可以從公開市場或開放的網(wǎng)站免費獲取。1.基準基準測試工具是一個應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序可以評估或測量系統(tǒng)的相對性能。它在目標設(shè)備和系統(tǒng)上運行一個特殊的程序，收集性能數(shù)據(jù)，并將它們作為一個定量值。圖2圖2顯示了一個知名的基準測試（antutu）程序的結(jié)果。它可以通過“內(nèi)存性能”，“中央處理器整體性能”，“中央處理器浮點性能”，“二維三維圖形性能”，“SD卡讀/寫速度”，和“數(shù)據(jù)庫輸出性能”測試一個關(guān)鍵項目。最后的得分是一個相對值，它可以與其他設(shè)備的結(jié)果進行比較。圖2（b）顯示同一種設(shè)備之間的排序，和圖2（c）描述了不同設(shè)備之間的相對性能。我們可以看到，即使是同一種設(shè)備，根據(jù)硬件的調(diào)整狀態(tài)和系統(tǒng)軟件版本，可能會表現(xiàn)出非常不同的性能。象限標準版[4][5]smartbench是Android設(shè)備的另一個著名的基準測試應(yīng)用，它可以像Antutu一樣測量整體表現(xiàn)。基準的應(yīng)用如CF臺[6]，glbenchmark[7]，benchmarkpiLinpack[8]，[9]，用于一個特定領(lǐng)域的系統(tǒng)，例如，CPU和圖形子系統(tǒng)?；鶞蕼y試應(yīng)用是評價和估計每個設(shè)備和整個系統(tǒng)的相對水平的好工具，因此可以幫助我們選擇硬件或調(diào)整系統(tǒng)變量來實現(xiàn)更高的性能。然而，它很難指出哪一部分會影響性能，也很難說明哪一部分應(yīng)該為更好的性能而操作。詳細的軟件性能分析，也不可應(yīng)用基準。2.AndroidSDK工具在AndroidSDK（軟件開發(fā)工具包）中有一些軟件工具，幫助開發(fā)人員調(diào)試、監(jiān)控和分析，其中一些可用于性能分析。最有用最方便的工具是DDMS（Dalvik調(diào)試監(jiān)視器服務(wù)器）和Traceview，因為他們可以提供的圖形視圖。DDMS調(diào)試工具的圖形界面，提供了端口轉(zhuǎn)發(fā)，設(shè)備屏幕捕獲，線程和堆棧信息裝置，logcat，過程，和廣播狀態(tài)信息、來電和短信欺騙，位置數(shù)據(jù)的欺騙等功能。當開發(fā)Eclipse時，我們可以打開DDMS的界面如圖所示。圖3調(diào)試，方法分析工具是非常有用的，它用于執(zhí)行跟蹤流動的操作和計算持續(xù)時間花費。它收集方法調(diào)用和估計的執(zhí)行時間在我們與應(yīng)用程序進行交互的時候。方法分析調(diào)用結(jié)束菜單中的”啟動方法分析”和“停止法分析“功能中的DDMS或者程序代碼startmethodtracing()和stopmethodtracing()調(diào)試類。結(jié)果記錄在一個日志文件發(fā)送到Traceview工具顯示日志的圖形中如圖4和圖5所示。圖4在時間線面板中，每一行代表線程隨時間增加到右邊。每個方法都有不同顏色，用于輪詢模式顯示。如果我們選擇一個方法，我們可以看到它的日志記錄在配置文件（圖5）。配置文件顯示的專用執(zhí)行時間，包括時間（稱為功能），和部分的總執(zhí)行時間。在最后一列中寫的遞歸調(diào)用的總數(shù)和數(shù)量。圖5分析工具及分析結(jié)果對于智能手機，絕對速度是很重要的問題，但對用戶來說滿意度更為關(guān)鍵。除了游戲應(yīng)用程序需要復(fù)雜的三維圖形操作之外，即使在簡單的網(wǎng)絡(luò)瀏覽或通訊簿，備忘錄等應(yīng)用程序中，用戶可能會感覺到他們的觸摸輸入的響應(yīng)速度慢。我們修改了DDMS和Traceview，讓分析程序快一點，并分析了Android2.2Android框架視圖的系統(tǒng)性能（Froyo）。1.修改DDMS雖然Traceview提供了良好的圖形用戶界面，但它有時運行的時候會變得讓人難以忍受的慢，這是因為它是用Java編寫的，運行著一個Eclipse插件。為了達到更好的分析速度，我們分解Traceview為測試數(shù)據(jù)處理部分和顯示部分，新實施的pretrace程序處理了日志數(shù)據(jù)，電話的開始和結(jié)束時間的記錄和分析，并進行了pretrace創(chuàng)建，并顯示在時間表Traceview型面板。圖6顯示了我們修改的結(jié)構(gòu)圖。圖6DDMS的另一個問題是，它側(cè)重于基于Dalvik虛擬機內(nèi)部行為的框架的應(yīng)用，所以本地庫，Linux內(nèi)核和性能不能全面整合。但這就需要引入其他的工具或新的復(fù)雜的分析軟件的實施，我們建立了它作為未來的研究課題。2.查看系統(tǒng)性能不良反應(yīng)可能是由于幾個原因造成的。Froyo，我們的實驗平臺，被稱為遭受事件傳遞機制和可憐的系統(tǒng)動力學(xué)。（據(jù)說姜餅系統(tǒng)動力學(xué)顯著改善[10]。）垃圾收集機制也不太好，因為線程和無謂的等待時間之間存在同步問題。我們專注于視圖系統(tǒng)分析的響應(yīng)性能。在方法調(diào)用記錄及dmtracedump工具的幫助下，我們可以描述的角度系統(tǒng)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)如圖7。根據(jù)視圖層次，現(xiàn)有的觀點是無效的，和新的帆布是由布局對象。實際繪圖和顯示時出現(xiàn)的ondraw()方法稱為視圖。對象是樹結(jié)構(gòu)，和查看系統(tǒng)遍歷樹的畫子對象的遞歸。問題是，遞歸是在一個線程中執(zhí)行的，所以總的渲染時間可能很長，導(dǎo)致跳過幀或停止動畫。當我們觀察在Traceview型面板每個方法的部分，我們看到許多應(yīng)用花費最大時間查看系統(tǒng)和渲染。此外，許多最近的智能設(shè)備使用多核處理器。因為遞歸在單線程中不能在多核高端高性能CPU使用，其他視圖的系統(tǒng)機制是需要更好的性能。圖7結(jié)論和未來的工作我們運用了一些軟件工具來分析安卓平臺的性能?；鶞蕬?yīng)用程序是有用的，它用于估計相對的設(shè)備性能，可用于調(diào)整性能變量。對框架性能的應(yīng)用，我們可以利用AndroidSDK工具如DDMS和Traceview。通過改進的調(diào)試和方法跟蹤工具，我們分析了安卓系統(tǒng)的性能。遞歸視圖樹遍歷可能會減慢渲染過程，有時會導(dǎo)致平滑動畫之間的切割。我們的測試只在Android2.2Froyo版本中實施。而最近的版本，例如姜餅（Android2.3）、冰淇淋三明治（Android4），他們明顯改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性和一些耗時的成分，從而擁有更好的性能。我們將在新平臺上測試更多的程序，分析性能降低的因素。我們期待的結(jié)果可以幫助改善性能。另一個未來的主題是整合Linux內(nèi)核分析器，如生物[11]，與Android分析器程序，因為他們都是優(yōu)秀的系統(tǒng)，但他們想要和諧運行需要檢查更多的性能問題。致謝本文由國立金烏工科大學(xué)研究基金資助。引用/AnTuTu-Benchmarkhttp://www.chainfire.eu/apps/linpackhttp://AndroidB“Android2.3platformhighlights,”/sdk/android-2.3-highlights.html../Ftrace2.外文原文AStudyonthePerformanceofAndroidPlatformHyeon-JuYoonDepartmentofComputerEngineeringKumohNationalInstituteofTechnologyGumi,RepublicofKoreajuyoon@kumoh.ac.krAbstract—AstheAndroidplatformiswidelyusedforembeddedsystemsincludingsmartmobiledevices,theneedsforsystematicperformanceanalysishavesignificantlyincreased.Systemperformanceisusuallymeasuredbybenchmarksandprofilersoftware.WestudiedontheperformanceofAndroidplatformusingabenchmarkapplicationandpublicprofilesoftware.Formoredetailandintegratedperformanceanalysis,weproposedaprofilingarchitectureofAndroidplatform.Keywords-Android;performance;benchmark;profile;INTRODUCTIONSmartphonesandtabletPCsaremakingbigchangeinourlifethesedays.ThemostpopularoperatingsystemsforsmartdevicesareApple’siOSandGoogle’sAndroid.BecauseAndroidisopensourcesoftware,andoffersdevelopersfreeplatformtomaketheirownapplications,lotsofhardwarevendorsadoptAndroidandmarketshareisalsoincreasing.Eveniftheplatformiscommonandhasthesamesoftwarecapability,theactualperformancevarieswithhardwareandothersoftwarecomponents.Soeveryhardwareandsoftwaredevelopersmakegreateffortstoachievehigheroptimizedperformance.Toreleaseasmartphoneproductwithsomepreferablehousesoftware,developersshouldestimatetheperformanceindetailsoastocorrectorenhancetheweakpoints.Inthispaper,welookedintotwokindsofsoftwaretoolsformeasuringsystemperformance,benchmarkandprofilingsoftware.Benchmarksareusefulforevaluatingandestimatingtherelativelevelofeachdeviceandoverallsystem,socanhelpuschoosehardwareoradjustsystemvariablestoachievehigherperformance.Profilingsoftwaretracestheprogramactivitiesandgathersinformationaboutfunctioncalls,memoryusage,process,andcommunication.Afterweintroducerepresentativebenchmarkandprofilesoftwarerespectively,weproposeamodificationforstandardtoolandshowasimpleperformanceanalysisresult.Thesewillbeabasisforfutureworktodevelopintegratedandcomprehensiveperformanceanalysissoftware.ANDROIDPLATFORMAndroidisasoftwarestackformobiledevicesthatincludesanoperatingsystem,middlewareandkeyapplications[1].ItisdevelopedandmaintainedasanopensourceprojectledbyOHA(OpenHandsetAlliance)[2],whichaimsatbuildingabetterphoneforconsumers.TheAndroidarchitectureisshowninFig.1.Figure1.AndroidArchitectureThebasesystemofAndroidarchitectureisLinuxkernel2.6.Itsupportssecurity,memorymanagement,processmanagement,networkstack,anddevicedrivermodel.AsetofC/C++librariesisusedbyvariouscomponentsoftheAndroidsystem.TheyconsistofstandardCsystemlibrary(libc),medialibrariesincludingMPEG4,H.264,MP3,JPG,andPNG,surfacemanagerfordisplaysubsystem,LibWebCoreasawebbrowserengine,2DgraphicsengineSGL,3Dgraphicslibraries,FreeTypeforfontrenderingandSQLite,alightweightrelationaldatabaseengine.AndroidruntimeincludesasetofcorelibrariesthatprovidesfunctionalityofJavaprogramminglanguage.DalvikvirtualmachinesupportsaruntimeenvironmentforAndroidJavaapplications.EveryAndroidapplicationrunsinitsownprocess,withitsowninstanceoftheDalvikvirtualmachine.ConventionalJavavirtualmachineisastack-basedmachine,butDalvikisregister-basedandexecutesfilesinDalvikExecutable(.dex)format.ApplicationdevelopersusuallyaccesstotheapplicationframeworklayerthroughlotsofAPIswhiletheydevelopprogramswithJavaandXML.Applicationframeworkisanopensoftwaredevelopmentplatformthatincludesviewmanagement,contentproviders,resourcemanager,notificationmanager,andactivitymanager.Manyreusablecomponentsarereleasedintheframework,andthedevelopercanreplacethecomponentsorpublishitsowncapabilities.OFF-THE-SHELFPERFORMANCEANALYSISTOOLSThereareseveralkindsoftoolsforevaluatingandanalyzingtheperformanceofsystemsorapplications.Westudiedandtestedsomebenchmarktoolsandperformancemeasurementsoftwareforapplicationdevelopers.Theycanbeacquiredfromtheopenmarketplaceoropenwebsitesforfree.A.BenchmarkBenchmarktoolisaprogrammingapplicationthatevaluatesorgaugestherelativeperformanceofasystem.Itrunsaspecialprogramonthetargetdeviceandsystem,gatherstheperformancedata,andshowsthemasaquantitativevalue.(a)score(b)ranking(c)comparisonofdevicesFigure2.AnTuTuBenchmarkresultsFig.2showstheresultsofawell-knownbenchmarkapplication,AnTuTu-Benchmark[3].Itcanrunafulltestofakeyproject,throughthe“MemoryPerformance”,“CPUIntegerPerformance”,“CPUFloatingpointPerformance”,“2D3DGraphicsPerformance”,“SDcardreading/writingspeed”,and“DatabaseIOPerformance”testing.Thefinalscorerepresentsarelativevalueofthetestedsystemandcanbecomparedwithotherdevices’results.Fig.2(b)showstherankingamongthesamekindofdevices,andFig.2(c)depictstherelativeperformanceamongdifferentkindsofdevices.Wecanseethateventhesamekindofdevicesmayshowtheverydifferentperformanceaccordingtothehardwaretuningstatusandsystemsoftwareversion.Quadrantstandardedition[4]andSmartBench[5]areanotherwell-knownbenchmarkapplicationforAndroiddevices,whichcanmeasureoverallperformancelikeAnTuTu.TheotherkindsofbenchmarkapplicationssuchasCF-bench[6],GLBenchmark[7],Linpack[8],BenchmarkPI[9],areusedforaspecificareaofsystem,forexample,CPUorgraphicssubsystem.Benchmarkapplicationsaregoodtoolsforevaluatingandestimatingtherelativelevelofeachdeviceandoverallsystem,socanhelpuschoosehardwareoradjustsystemvariablestoachievehigherperformance.However,itisdifficulttoindicatewhichpartaffectstheperformanceorwhichpartweshouldmanipulateforthebetterperformance.Thedetailedsoftwareperformanceanalysisisalsonotavailablefromthebenchmarks.B.AndroidSDKToolsIntheAndroidSDK(SoftwareDevelopmentKit),severalsoftwaretoolsareincludedforassistingdeveloperswithdebugging,monitoring,andprofiling.Someofthemcanbeusedforperformanceanalysis.MostusefulandconvenienttoolsareDDMS(DalvikDebugMonitorServer)andTraceviewbecausetheyprovidethegraphicalview.DDMSadebuggingtoolwithgraphicalinterface,whichprovidesport-forwardingservices,screencaptureonthedevice,threadandheapinformationonthedevice,logcat,process,andradiostateinformation,incomingcallandSMSspoofing,locationdataspoofing,andmore.WhiledevelopingwithEclipse,wecanopentheDDMSperspectiveasshowninFig.3.Figure3.ScreenshotofDDMSOfthedebuggingtools,methodprofilingtoolisusefulfortracingtheflowofoperationsanddurationtimespentexecutingthemethods.Itgathersmethodcallsandestimatestheexecutiontimewhileweinteractwithapplications.Methodprofilingisinvokedandendedwithmenu“StartMethodProfiling”and“StopMethodProfiling”ofDDMSorprogramcodestartMethodTracing()andstopMethodTracing()ofDebugclass.TheresultsarerecordedinalogfileandsenttoTraceviewtoolwhichdisplaysthelogsgraphicallyasshowninFig.4and5.Figure4.TraceviewtimelinepanelIntimelinepanel,eachrowrepresentsthreadswithtimeincreasingtotheright.Eachmethodisshownindifferentcolorswhichareusedinround-robinpattern.Ifweselectamethod,wecanseeitslogrecordintheprofilepanel(Fig.5).Profilepanelshowsexclusiveexecutiontime,inclusivetime(withcalledfunctions),andportionoftotalexecutiontime.Totalnumberofcallsandnumberofrecursivecallsarewritteninthelastcolumn.Figure5.TraceviewprofilepanelIV. PROFILINGTOOLANDANALYSISRESULTSForsmartphones,absolutespeedisimportantissuebuttheresponsivenessismorecriticalforusersatisfaction.Inadditiontogameapplicationswhichrequirecomplicate3Dgraphicoperations,eveninsimplewebbrowsingoraddressbook,memonoteapps,usersmayfeelslowresponsetotheirtouchinput.WemodifiedDDMSandTraceviewtomakeanalysisprocedurealittlefaster,andanalyzedviewsystemperformanceofAndroidframeworkforAndroid2.2(Froyo).A.ModificationofDDMSAlthoughtheTraceviewoffersnicegraphicaluserinterface,itissometimesintolerablyslowbecauseitiswritteninJavaandrunsasaneclipseplugin.Toachievebetterprofilingspeed,wedecomposedtheTraceviewintologdataprocessingpartanddisplaypartandnewlyimplementedPretraceprogramwhichprocessesthelogdata.CallrecordsandanalysisonthestartandendtimearecreatedandanalyzedbyPretrace,andTraceviewdisplaystheresultsintimelineandprofilepanel.Fig.6showsthestructuraldiagramofourmodification.Figure6.ModifiedmethodtracingAnotherproblemwithDDMSisthatitfocusesontheapplicationandapplicationframeworkbasedontheinternalbehaviorofDalvikvirtualmachine,sothenativelibrary,Linuxkernelandoverallintegrationeffectonperformancecannotbeobservedindetail.Butthisrequiresintroductionofothertoolsornewimplementationofcomplicatedprofilingsoftware,weestablisheditasafutureresearchtopic.B.ViewSystemPerformancePoorresponsivenessmaybecausedbyseveralreasons.Froyo,ourexperimentalplatform,wasknownasthatsufferedfromeventdeliverymechanismandpoorsystemdynamics.(ItissaidthatGingerbreadimprovedthesystemdynamicssignificantly[10].)Garbagecollectionmechanismisalsonotsogoodbecauseofthesynchronizationproblemamongthreadsandmeaninglesswaitingtime.Wefocusedontheviewsystemtoanalyzetheresponsivenessperformance.Withthehelpofthemethodcallrecordsanddmtracedumptool,wecandepicttheviewsystemexecutionstructureasinFig.7.Accordingtotheviewhierarchy,existingviewsareinvalidated,andnewcanvasisconstructedfromlayoutobjects.ActualdrawinganddisplayingoccurwhentheView.onDraw()methodiscalled.Objectsareintreestructure,andtheviewsystemtraversesthetreeanddrawchildobjectsrecursively.Theproblemistherecursionisexecutedinsinglethread,sototalrenderingtimecanbeverylong,resultedinskippingframesorstoppinganimation.WhenweobservetheportionofeachmethodinprofilepanelofTraceview,weseethatmanyapplicationsspendlargesttimeinviewsystemandrendering.Moreover,manyofrecentsmartdevicesusemulti-coreCPU.Becauserecursioninsinglethreadcannotutilizeofhighperformanceofmulti-corehigh-endCPUs,otherviewsystemmechanismisneededforbetterperformance.Figure7.ViewSystemV.CONCLUSIONANDFUTUREWORKSWereviewedsomesoftwaretoolsforanalyzingtheperformanceofAndroidplatform.Benchmarkapplicationsareusefulforestimatingrelativedeviceperfo