Написать программу проверка памяти
Каждый программист, работающий с языком С++, должен уметь находить утечки памяти. Язык С++ - сложный язык, делать ошибки легко, а находить их бывает муторно. Особенно это касается утечек памяти. Ситуация с отловом утечек памяти только усугубляется, если в коде С++ используется библиотека Qt.
Эта статья посвящена разным инструментам, которые можно с той или иной степенью успешности применять для отлова утечек памяти в С++/Qt приложениях (desktop). Инструменты будут рассмотрены в связке с IDE Visual Studio 2019. В статье будут рассмотрены не все возможные инструменты, а лишь наиболее популярные и эффективные.
Наша команда давно и пристально изучает подобные инструменты и использует их в своей работе. Объем кода, на котором есть возможность проверить подобные инструменты, составляет около 1.5 миллиона строк. Опираясь на большой практический опыт, мы расскажем о плюсах и минусах разных инструментов, расскажем, что они способны найти, а что не по зубам, расскажем о неочевидных нюансах и, главное, составим сводную сравнительную таблицу по реальному примеру. Мы постараемся максимально быстро и просто ввести в курс дела (показать быстрый старт), потому даже если ты, читатель, никогда не занимался поиском утечек памяти, эта статья поможет за пару часов разобраться и найти свою первую утечку. Поехали!
В чем проблема?
Утечка памяти – ситуация, когда память была выделена (например, оператором new) и ошибочно не была удалена соответствующим оператором/функцией удаления (например, delete).
Пример 1.
Здесь налицо утечка при выделении памяти для первых 4 массивов. Утекает 160 байт. Последний массив удаляется корректно. Итак, утечка строго в одной строке:
Пример 2.
Здесь утечек уже больше: не удаляется память для a (400 байт), для b (1200 байт) и для test (16 байт для x64). Впрочем, удаление a и b в коде предусмотрено, но его не происходит из-за отсутствия вызова деструктора Test. Таким образом, утечек три, но ошибка, приводящая к этим утечкам, всего одна, и она порождается строкой
При этом в коде класса Test ошибок нет.
Пример 3.
Пусть есть класс Qt, примерно такой:
Пусть также где-то в коде затесалось выделение памяти:
Будет ли являться это утечкой, если явно не вызван delete? Это зависит от того, включен ли объект в иерархию объектов Qt. Если объект включён одним из следующих примерных вызовов, то нет, не утечка:
В остальных же случаях – утечка. Причем если мы будем считать точное количество утечек в этом примере, то можем наткнуться на неожиданный вывод: утечек больше, чем можно сначала предположить. Очевидная утечка – выделение памяти для InfoRectangle . Побочная утечка – выделение памяти для QTimer, несмотря на включение объекта _textSetTimer в иерархию объектов Qt. А вот утечка, которая совсем не очевидна – вызов функции connect .
Дело в том, что в ее реализации вызовом new всё же создается некий объект:
Таким образом, утечки памяти могут обнаруживаться в весьма неожиданных местах. А могут и вовсе не обнаруживаться, в зависимости от используемого инструментария. К примеру, если инструментарий не способен проникнуть внутрь кода Qt, то он не сможет ни обнаружить утечку в connect, ни разобраться с иерархиями Qt, а последнее, в свою очередь, уже чревато ложными срабатываниями.
Зафиксируем еще один важный момент: причина утечки одна, а самих утечек при этом может быть много. Этот нюанс важен при обсуждении инструментариев по отлову утечек. Идеальный инструментарий – тот, который, не давая ложных срабатываний и не пропуская утечек, указывает именно на первопричины утечек, то есть на каждую причину выдает ровно одну строку кода, ей соответствующую (а не целую кучу). То есть делает так, как делал бы человек. Забегая вперед, скажем, что таких инструментариев на данный момент не существует.
Раз их не существует, то как сравнивать между собой разные, не всегда коррелирующие результаты поиска утечек, полученные разными реальными инструментами? Мы ведь хотим сравнения…
Для этого мы взяли реальный пример – конкретную ревизию репозитория, для которой было точно известно, что утечки есть, и начали подробно с ней работать. Мы взяли один типичный сценарий работы пользователя с нашим приложением и начали на нём запускать все возможные динамические инструменты отлова утечек. Запускали многократно с разными настройками, детально анализируя полученные отчеты об ошибках. В итоге сформировали итоговый список ошибок в коде, приведших к утечкам памяти. Этот список назвали эталонным и посчитали, что других ошибок (ненайденных) нет. И в дальнейшем результаты, полученные каждой отдельной утилитой поиска утечек, сравнивали с эталонным списком ошибок.
Сценарий работы пользователя
Кол-во ошибок в эталоне
Суммарный объем утекающей памяти
Конкретный сценарий: запускаем ПО, жмем на кнопку 1, потом на кнопку 2, ждем завершения вычислений, закрываем ПО
Таблица 1. Эталон поиска утечек памяти.
Перейдем теперь непосредственно к обзору конкретных утилит, помогающих искать утечки памяти.
Intel Inspector
Intel Inspector – графическая утилита, удобно встраиваемая в Visual Studio и позволяющая в виде кликабельного списка выдавать места в коде с предполагаемыми утечками оперативной памяти проверяемого приложения и некоторыми другими проблемами памяти. В сценарии отлова утечек памяти Intel Inspector использует динамический анализ, а это значит, что если в процессе работы приложения код с утечками памяти не будет вызван, то и проблем в нем не будет найдено.
Установка
Intel Inspector входит в состав пакета Intel Parallel Studio 2019, при этом есть возможность установить только сам Intel Inspector, убрав галочки с остальных компонентов дистрибутива при установке. Visual Studio 2019 должна быть закрыта в момент установки Intel Parallel Studio. После установки, Intel Inspector будет автоматически встроен в Visual Studio и должен появиться на панели инструментов (рис. 1).
Рис. 1. Начало работы с Intel Inspector`ом
Если значок Intel Inspector’а не виден на панели инструментов, нужно щёлкнуть правой кнопкой мыши где-нибудь на этой панели инструментов и поставить галочку «Intel Inspector».
Запуск
При нажатии на кнопку-значок появится вкладка Intel Inspector с выбором глубины анализа. Выбираем первый пункт «Detect Leaks» и включаем все галочки, соответствующие всем видам анализа (рис. 2). Если какие-то галочки пропустить, то, к сожалению, есть риск, что не все утечки будут найдены.
Рис. 2. Вкладка Intel Inspector`а для его настройки и запуска
Далее нажимаем кнопку «Start», через некоторое время откроется приложение. В нем нужно запустить тот или иной сценарий работы, а лучше все сразу (то есть, как следует «погонять» приложение), затем закрыть. Чем больше на разных параметрах, в разных режимах и в разных сценариях проработает приложение, тем больше утечек памяти будет найдено. И это общий принцип для всех механизмов поиска утечек, использующих динамический анализ. Как мы уточнили ранее, в целях сравнения мы запускали только эталонный сценарий тестирования (см. табл. 1). Итак, после закрытия приложения Intel Inspector слегка задумывается и в итоге выдаёт отчёт следующего вида (рис. 3):
Рис. 3. Пример результатов анализа ПО на утечки памяти с помощью Intel Inspector.
В отчете выдаются кликабельный и сортируемый список утечек, размеры утечек, места в коде с утечками, call-stack и многое другое. Короче, форма выдачи результатов весьма и весьма на уровне. Все очень быстро понимается и усваивается. Все это – внутри IDE!
Это будет работать, если есть отладочная информация. То есть debug работать будет, а release нет. В С++-приложениях часто бывает так, что работа в режиме debug намного медленнее, чем в release (мы фиксировали разницу в скорости до 20 раз), и пользоваться debug'ом очень некомфортно. Однако на этот случай есть лайфхак – собрать версию release (быструю, со всеми ключами оптимизации), дополнительно включив в нее отладочную информацию. Это позволяет Intel Inspector'у подсветить строки в исходном коде, где он предполагает наличие утечек. О том, как включить в release отладочную информацию, написано здесь.
Результаты
Мы провели сравнение скоростных характеристик работы приложения в разных режимах работы: с Intel Inspector (будем называть его Инспектор) и без него, в debug и release. Тестирование проводилось на эталонном примере (см. табл 1).
Описанный алгоритм отличается простотой, но его недостатком является то, что он позволяет обнаружить только тяжелые и устойчивые сбои в работе памяти, которые наверняка обнаружит и быстрый тест BIOS. Многие ошибки в работе памяти могут зависеть от содержимого памяти (речь идет о ситуации, когда в неисправной микросхеме некоторые соседние ячейки начинают "взаимодействовать" между собой).
Чтобы выявлять такие ошибки, алгоритм тестирования памяти должен проверять один и тот же участок памяти по нескольку раз, записывая и считывая различные (специально подобранные) паттерны. Удачный подбор паттернов позволит, насколько это, возможно, обойти и препятствия, связанные с особенностями выборки данных процессора, и добиться одинаковой эффективности выявления ошибок на разных чипах, отличающихся разным физическим расположением элементов памяти. Это расположение тоже может влиять на характер ошибок.
Содержание
Работа содержит 1 файл
KR_Programmirovanie.doc
Популярные диагностические программы, напротив, тестируют весьма ограниченный спектр режимов в весьма щадящих условиях. Соответственно, и вероятность обнаружить ошибку в последнем случае значительно ниже.
Выход — Разрабатывать собственную тестирующую программу. Во-первых, необходимо учитывать, что вероятность сбоя тесно связана с температурой кристалла. Чем выше температура — тем вероятнее сбой. А температура в свою очередь зависит от интенсивности работы памяти.
При линейном чтении ячеек микросхема памяти за счет пакетного режима успевает несколько приостыть, поддерживая внутри себя умеренную температуру. Действительно, при запросе одной ячейки вся «DRAM»-страница читается целиком, сохраняясь во внутренних буферах, и до тех пор, пока не будет запрошена следующая страница этого же банка, никаких обращений к ядру памяти не происходит!
Поэтому, прежде чем приступать к реальному тестированию, память необходимо как следует прогреть, читая ее с шагом, равным длине DRAM-банка, это заставит ядро данного банка работать максимально интенсивно, на каждом шаге выполняя процедуру чтения и восстанавливающей записи данных.
Не стоит тестировать несколько банков одновременно. Во-первых, это несколько снизит температуру "накала" каждого из них, а, во-вторых, перепад температур внутри кристалла увеличивает вероятность обнаружения сбоя.
Когда модуль памяти нагрелся так, что не удержишься рукой, самое время приступать к настоящим тестам. Заполняем «DRAM»-страницу контрольной последовательностью чисел (далее по тексту — шаблоном), переключаем страницу, чтобы гарантированно обновить ячейки памяти (в противном случае микросхема может возвратить содержимое своих буферов, не обращаясь к матрице памяти). Вновь переключаем страницу назад и проверяем, что мы записали.
К шаблону предъявляются весьма жесткие требования. Во-вторых, крайне желательно, чтобы в восьмерном слове соседние биты имели противоположные значения. Такая комбинация создает наибольший уровень помех и тем самым провоцирует систему на ошибку.
В-третьих, шаблон должен обеспечивать выявление ошибок адресации, т. е. ситуации, когда микросхема возвратила содержание ячейки не той строки и/или столбца. Поскольку все эти требования взаимоисключающие, для тестирования потребуется несколько шаблонов. Только не забывайте время от времени выполнять "холостое" чтение для поддержания температуры микросхемы на максимально достижимом уровне, иначе эффективность теста начнет падать.
Рассмотрим перебор страниц. Последовательный перебор, затем — хаотичные обращения к страницам по случайному шаблону.
Однако этого не достаточно, современные контроллеры памяти самостоятельно определяют предпочтительный порядок обработки запросов, проанализировав алгоритм, он может выдать содержание буфера.[14]
В процессе работы ПК в этой области временно хранятся программы и оперативные данные. Оперативная память является временным хранилищем информации, так как данные в ней способны хранится только во время работы компьютера. Как только питание компьютера отключается, или происходит перезагрузка операционной системы – ячейки оперативной памяти обнуляются. Короче говоря, оперативная память является энергозависимой. Поэтому перед выключением или перезагрузкой компьютера приходится сохранять все внесенные изменения в ходе работы на жесткий диск.
Иногда оперативную память называют запоминающим устройством с произвольным доступом. Это обозначает то, что обращение к данным, которые хранятся в оперативной памяти, ни как не зависит от порядка их расположения в ее ячейках.
В последнее время словосочетание Random Access Memory (RAM) перешло из разряда обычной аббревиатуры в термин, который обозначает основное рабочее пространство памяти ПК. Это пространство создается при помощи динамических микросхем оперативной памяти (Dynamic RAM , или сокращенно DRAM). Данное пространство используется процессором для обработки различных задач.
Заключение
Объектно-ориентированное программирование - это прямой ответ на сложность современных прикладных задач, их сложность часто заставляет многих программистов вскидывать руки в отчаянии.
Наследование и инкапсуляция являются очень эффективными способами для управления сложностью. (Есть разница между десятью тысячами насекомых, классифицированных в таксономической схеме и десятью тысячами насекомых, жужжащих около Ваших ушей).
В большей степени, чем структурное программирование объектно-ориентированное программирование обуславливает рациональную последовательность в программных структурах, что подобно таксономической схеме обуславливает такую последовательность, не налагая никаких ограничений.
Добавим к этому обещание расширяемости и повторной используемости существующего кода, тогда все это начинает выглядеть слишком хорошо, и возникают сомнения, правда ли это? Вы думаете, что это невозможно.
«Программирование» — процесс создания компьютерных программ.
В узком смысле (так называемое кодирование) под программированием понимается написание инструкций (программ) на конкретном языке программирования (часто по уже имеющемуся алгоритму — плану, методу решения поставленной задачи).
В более широком смысле под программированием понимают весь спектр деятельности, связанный с созданием и поддержанием в рабочем состоянии программ — программного обеспечения ЭВМ.
Иначе это называется «программная инженерия» («инженерия ПО»). Сюда входят анализ и постановка задачи, проектирование программы, построение алгоритмов, разработка структур данных, написание текстов программ, отладка и тестирование программы (испытания программы), документирование, настройка (конфигурирование), доработка и сопровождение.
Описанный алгоритм отличается простотой, но его недостатком является то, что он позволяет обнаружить только тяжелые и устойчивые сбои в работе памяти, которые наверняка обнаружит и быстрый тест BIOS. Многие ошибки в работе памяти могут зависеть от содержимого памяти (речь идет о ситуации, когда в неисправной микросхеме некоторые соседние ячейки начинают "взаимодействовать" между собой).
Чтобы выявлять такие ошибки, алгоритм тестирования памяти должен проверять один и тот же участок памяти по нескольку раз, записывая и считывая различные (специально подобранные) паттерны. Удачный подбор паттернов позволит, насколько это, возможно, обойти и препятствия, связанные с особенностями выборки данных процессора, и добиться одинаковой эффективности выявления ошибок на разных чипах, отличающихся разным физическим расположением элементов памяти. Это расположение тоже может влиять на характер ошибок.
Содержание
Работа содержит 1 файл
KR_Programmirovanie.doc
Основные данные о работе
Написать программу "проверка памяти"
Содержание
Основные данные о работе………………………………………………………. 1
1 Основы программирования и разработка приложений……………………… ..5
2 Программирование и возможность программа "проверка памяти"…………13
Список использованных источников…………………………………………….24
Введение
«Программирование» — процесс создания компьютерных программ.
В узком смысле (так называемое кодирование) под программированием понимается написание инструкций (программ) на конкретном языке программирования (часто по уже имеющемуся алгоритму — плану, методу решения поставленной задачи).
В более широком смысле под программированием понимают весь спектр деятельности, связанный с созданием и поддержанием в рабочем состоянии программ — программного обеспечения ЭВМ.
Иначе это называется «программная инженерия» («инженерия ПО»). Сюда входят анализ и постановка задачи, проектирование программы, построение алгоритмов, разработка структур данных, написание текстов программ, отладка и тестирование программы (испытания программы), документирование, настройка (конфигурирование), доработка и сопровождение.
Программирование для (ЭВМ) основывается на использовании языков программирования, на которых записывается программа. Чтобы программа могла быть понята и исполнена (ЭВМ), требуется специальный инструмент — транслятор.
В настоящее время активно используются интегрированные среды разработки, включающие в свой состав также редактор для ввода и редактирования текстов программ, отладчики для поиска и устранения ошибок, трансляторы с различных языков программирования, компоновщики для сборки программы из нескольких модулей и другие служебные модули.
Текстовый редактор среды программирования может иметь специфичную функциональность, такую как индексация имен, отображение документации, средства визуального создания пользовательского интерфейса.
С помощью текстового редактора программист производит набор и редактирования текста создаваемой программы, который называют исходным кодом. Язык программирования определяет синтаксис и изначальную семантику исходного кода. Компилятор преобразует текст, программы в машинный код, непосредственно исполняемый электронными компонентами компьютера. Интерпретатор создаёт виртуальную машину для выполнения программы, которая полностью или частично берёт на себя функции исполнения программ.
flash-память ведет свою родословную от неизменного запоминающего устройства (ПЗУ) ПК, однако при этом может действовать как оперативное запоминающее приспособление (ОЗУ). Для тех, кто подзабыл, наверняка, стоит освежить память, в чем же фактически состоит меж ПЗУ и ОЗУ.
Этак вот, основное привилегия неизменного запоминающего устройства – вероятность сохранять данные даже при выключении кормления ПК (от, того-то в термине и находится словечко “постоянное”). В “классическом” ПЗУ недостает (ещё молвят, что микросхема “прожигается”, что, в общем, то правильно отображает физиологическую сущность записи в ПЗУ).
Что дотрагивается оперативной памяти, ОЗУ то имеется, то этот тип накопителя данных, напротив, не в состоянии сохранять информацию при выключении кормления, но, несмотря, на все вышесказанное дозволяет одно вписывать и считывать данные в процессе текущей работы ПК.
Flash-микросхема сводит в себе свойства обоих типов памяти: она дозволяет сравнимо скоро вписывать и считывать данные, правда ещё плюс к тому “не забывает”, после выключения кормления.
Основная часть
1 Основы программирования и разработка приложений
«Программирование» — процесс создания компьютерных программ.
Крупная дробь работы программистов связана с написанием исходного кода, тестированием и отладкой программ на одном из языков программирования.
Исходные тексты и выполняемые файлы программ являются объектами авторского права и являются интеллектуальной собственностью их создателей и правообладателей.
Разные языки программирования поддерживают разные стили программирования (парадигмы программирования).
Частично художество программирования состоит в том, чтоб избрать язычок программирования, более, много пригодный для решения установленной задачки.
Различные языки требуют от программы разного уровня интереса к деталям при реализации метода, итогом, что нередко случается компромисс меж простотой и производительностью (либо меж порой программа и порой).
Единый язычок, напрямую исполняемый (ЭВМ) — это механический язычок (еще именуемый машинным кодом и языком машинных команд).
Вначале все программки писались в машинном коде, однако в данный момент этого фактически уже не делается.
За место этого программы пишут начальный код на том либо другом языке программирования, потом, применяя автор, передают его в один либо некоторое количество шагов в механический код, отделанный к выполнению на целевом процессоре, либо в промежуточное понятие, которое может существовать исполнено особым интерпретатором — виртуальной машинкой. Однако это верно лишь для языков высочайшего уровня.[1]
Нежели требуется целый низкоуровневый контроль над системой на уровне машинных команд и отдельных ячеек памяти, программы пишут на языке ассемблера, мнемонические аннотации которого преобразуются один к одному в надлежащие аннотации машинного языка целевого процессора ЭВМ. (Сообразно данной фактору трансляторы с языков ассемблера — ассемблера — получаются алгоритмически простейшими трансляторами).[2]
В неких языках за место машинного кода генерируется интерпретируемый бинарный код «виртуальной машины», еще именуемый байт-кодом (byte-code). Таковой подъезд используется в Forth, неких реализациях «Lisp, Java, Perl, Python», языках для «NET Framework».[3]
Конкретно в оперативной памяти хранятся все кратковременные команды. И данные нужные для их предстоящей отделки центральным процессором, записи на твердый диск, вывода на экран, принтер и т. д.
Данные хранящиеся в данной памяти доступны лишь во время включенного состояния ПК. Как лишь (ПК) станет, выключен, эти данные потеряются.
Потому чрезвычайно принципиально, чтоб данные записанные в оперативную память, опосля их чтения из неё были полностью схожи. То имеется во время сохранения в (ОЗУ), информация не обязана заполучить никаких повреждений и ошибок.
Сбой в работе (ОЗУ) безусловно, приводит к разным системным оплошностям, является предпосылкой появления экранов BSOD, внезапной перезагрузки и выключения (ПК).
Еще поломка оперативной памяти напрямую воздействует на вложение (ПК), правильную загрузку BIOS и операционной системы.
При появлении неизменной непостоянности работы (ПК) нужно испытать оперативную память в первую очередность. Тем наиболее таковая испытание особенных проблем не вызывает.
Все что необходимо для самостоятельной испытания оперативной памяти ПК – это особые программы. Самыми популярными и доступными утилитами для испытания памяти (ПК), являются Memtest86+ и Memtest86. Из собственного моего эксперимента для испытания советую применять программу Memtest86+.
С интернет-сайта данных программ из раздела «Download» следует перекачать заключительную стабильную версию утилиты. Самый-самый обычный вариант – это переписывание вида ISO и предстоящая запись его на CD либо DVD диск. Нежели недостает оптического дисковода, то еще разрешено применять образ для USB дисков либо для мини-флоппи дисковода (дискеты 3,5).
После, такого как образ программы, записан на диск либо флешку (дискету) нужно в BIOS очертить загрузку с нужного устройства чтения – CD/DVD дисковода, Floppy либо USB. И перезагрузиться.
После загрузки программы испытания памяти вы увидите перед собой экран проверки. В правой верхней доли экрана вы увидите: шкала Pass – процент исполнения всей испытания в целом; шкалы Test – процент исполнения, заглавие и номер исполняемого в данный момент теста.
В верхней левой доли экрана будут представлены общие характеристики системы: тактовая гармоника процессора, размер и гармоника оперативной памяти, кеш. процессора и т. д.
В нижней центральной доли странички будут выводиться оплошности и итоги тестирования. Фактически она нас и интересует.
После пуска тестирования необходимо элементарно дожидаться его окончания и прохождения всех тестов по порядку.
В зависимости от типа процессора, размера оперативной памяти, чип сета материнской платы, испытание может брать от нескольких минут часа, и даже более!
Для точности испытания лучше только, чтоб целый набор тестов был пройден некоторое количество циклов. Конфигурация (ПК) воздействует еще на численность и тип проходимых тестов.[4]
Нежели испытание прошла удачно, и оперативная память исправна, то вы увидите об этом доказательство на экране: Pass complete, no errors, press Esc to exit. Для выхода из режима испытания необходимо вынуть компакт-диск из устройства чтения CD/DVD, или выключить USB флешку с образом программы, и надавить кнопку Esc. ПК перезагрузится и начнет работу в обыкновенном режиме
Нежели во время тестирования будут выявлены оплошности, то предостережения будут выведены на экран (в особенно критичных вариантах ПК может перезагрузиться). Отдельная опечатка в памяти, нестабилен определенный адресок в оперативной памяти:
Нежели оперативная память сбоит при работе, то ее следует сменить.
Однако имейте в виду, что на итоги тестирования еще оказывают воздействие непостоянность работы остальных принципиальных частей «ПК» (процессора, материнской платы, блока кормления, видеокарты).[5]
Чтоб удостовериться в том, что неисправна конкретно оперативная память (ПК), то следует вести тестирование остальных частей системы, а еще, нежели имеется вероятность, испытать свою оперативку на ином «ПК» либо ноутбуке.[6]
Микросхемы, программируемые в программаторе.
Для реализации выбранного режима, программатор формирует в соответствии со спецификацией производителя необходимые последовательности сигналов, которые через колодку подаются на определенные выводы программируемого микроконтроллера.
Подобные предполагают выполнение необходимой операции (программирование, стирание, чтение, верификация и т.п.) непосредственно в плате пользователя. Все действия по программированию производятся с помощью внешнего программатора, определенным образом подключенного к плате пользователя. При этом плата пользователя должна быть разработана с учетом специфических требований данного режима.
Микросхемы, поддерживающие режим внутреннего само программирования. (Запись, стирание, чтение, верификация и т.п.) непосредственно в устройстве пользователя, без использования какого либо программатора. При этом устройство пользователя должно быть разработано с учетом специфических требований данного режима.
Программирование микроконтроллера подразумевает заполнение внутренней памяти микроконтроллера нужной информацией.
В зависимости от типа программируемого микроконтроллера, внутренняя память микроконтроллера обладает своей структурой и организацией.
В общем случае, внутренняя память микроконтроллера это: память данных, память программ, регистры специального назначения (fuse - биты) - содержимое которых определяет режимы работы микроконтроллера и/или его периферии.
Таким образом: программирование микроконтроллера - это заполнение каждой области памяти своей специфической информацией.
Каждый программируемый микроконтроллер обладает своим индивидуальным набором допустимых режимов:
программирование (запись), чтение, стирание, защита от чтения, защита от программирования и т.п.
Некоторые программируемые микроконтроллеры не имеют отдельного режима «стирание». Для них стирание прежней информации в памяти происходит в теневом режиме, при каждом новом цикле программирования микроконтроллера;[7]
Некоторые программируемые микроконтроллеры поддерживают различные режимы ограничения доступа.
Выбор режима ограничения доступа производится при программировании микроконтроллера. В зависимости от выбранного режима, либо все ПЗУ микроконтроллера, либо его определенные части могут быть.
Базисный адресок сектора кода берется из регистра CS. Нежели бригада занимает 4 б, то смысл EIP возрастает на 4 б и станет ориентировать уже на последующую аннотацию. Все это делается автоматом без роли программа.
Данные загружаются в регистры DS, ES, FS, GS. Это означает, что частей данных может существовать по 4х. На нашей картинке он один.
Увольнение, сектора данных задается как операнд команды. Сообразно дефолту употребляется сектор, на который показывает регистр DS. Для такого чтоб зайти в иной сектор нужно это конкретно сориентировать в команде префикса подмены сектора.
Используемый сектор стека задается ролью регистра SS. Увольнение снутри этого сектора представлено регистром ESP, который показывает на вершину стека, как вы помните.
Сегменты в памяти имеют все шансы друг друга перекрывать, не достаточно такого базисный адресок всех частей может соответствовать, к примеру, в нуле. Таковой дегенерированный вариант именуется линейным представлением памяти. В современных системах, память как верховодило, этак организована.
Описанный алгоритм отличается простотой, но его недостатком является то, что он позволяет обнаружить только тяжелые и устойчивые сбои в работе памяти, которые наверняка обнаружит и быстрый тест BIOS. Многие ошибки в работе памяти могут зависеть от содержимого памяти (речь идет о ситуации, когда в неисправной микросхеме некоторые соседние ячейки начинают "взаимодействовать" между собой).
Чтобы выявлять такие ошибки, алгоритм тестирования памяти должен проверять один и тот же участок памяти по нескольку раз, записывая и считывая различные (специально подобранные) паттерны. Удачный подбор паттернов позволит, насколько это, возможно, обойти и препятствия, связанные с особенностями выборки данных процессора, и добиться одинаковой эффективности выявления ошибок на разных чипах, отличающихся разным физическим расположением элементов памяти. Это расположение тоже может влиять на характер ошибок.
Содержание
Работа содержит 1 файл
KR_Programmirovanie.doc
Сейчас осмотрим определение базисных адресов сектора, я писал, что они держаться в регистрах SS, DS, CS, однако это не совершенно этак, в их держится некоторый 16 битный селектор, который показывает на некоторый дескриптор частей, в котором, уже хранится нужный адресок.
Этак смотрится селектор, в 13-ти его битах держится индекс дескриптора в таблице дескрипторов. Не коварно подсчитать станет, что 2^13 = 8192 это наибольшее численность дескрипторов в таблице.
Дескрипторных таблиц случается 2 вида GDT и LDT 1-ая именуется глобальная матрица дескрипторов, она в системе постоянно лишь одна, её исходный адресок, адресок её нулевого дескриптора хранится в 48 битном системном регистре GDTR. И с момента старта системы не изменяется и в свопе не воспринимает роли.
А вот смысла дескрипторов имеют все шансы изменяться.
Нежели в селекторе бит TI равен нулю, тогда процессор элементарно идет в GDT отыскивает сообразно индексу подходящий дескриптор, с поддержкой которого исполняет доступ к этому сектору.
Все элементарно было, однако, нежели TI равен 1 тогда это значит, что употребляться станет LDT. Таблиц данных немало, однако употребляться в этот момент станет та селектор которой загружен в целый регистр LDTR, который в отличии, от GDTR может изменяться.[8]
Индекс селектора показывает на дескриптор, который показывает уже не на базисный адресок сектора, а на память, в котором хранится локальная матрица дескрипторов, её свежий вещество. Ну а далее все этак же как и с GDT. Таковым образом во время работы локальные таблицы имеют все шансы формироваться и уничтожаться сообразно мерке необходимости. LDT не имеют все шансы кормить дескрипторы на остальные LDT.
Мнение «обслуживание микросхем», в нашем коротком обзоре значит функцию занесения (записи) нужной в неизменное запоминающее приспособление (ПЗУ) микросхемы.
Благородный программатор может не лишь записывать, однако и считывать информацию, а в ряде случаев, осуществлять и запасные акции, и информацией записанной в ней. Это может существовать: очистка, запрещение чтения, запрещение программирования и т. п.
Рядовая СИ-программа представляет собой определение функции main, которая для исполнения нужных действий вызывает остальные функции.
Приведенные больше образцы программ представляли собой один начальный файл, сохраняющий все нужные для исполнения программные функции. Ассоциация меж функциями исполнялась сообразно этим средством передачи характеристик и возврата значений функций.[9]
Однако автор языка СИ дозволяет еще расколотить программу на некоторое количество отдельных долей (исходных файлов), оттранслировать каждую дробь раздельно, и потом соединить все доли в один исполняемый файл при поддержке редактора связей.
мат WSM(Write State Machine). Вычеркивание и программирование флэш-памяти вероятны лишь при подаче на ввод VPP напряжения 12. Сообразно командам, записываемым во врождённый регистр в шинном цикле записи сообразно сигналу. Исполнение команд инициируется записью их кодов во врождённый регистр, не имеющий конкретного адреса.
Сообразно, кормления врождённый регистр команд обнуляется, что подходит команде чтения, и микросхема работает, как рядовая микросхема PROM либо EPROM. Это дозволяет ставить микросхемы флэш-памяти за место EPROM подобной емкости. При подаче на ввод VPP невысокого напряжения(0-6,5 В) вычеркивание и программирование невероятны, и микросхема ведет себя, как рядовая микросхема EPROM.
Микросхемы другого поколения — ячейки группируются в блоки, дозволяющие независящее вычеркивание асимметричное разбиение —,симметричное. Долгая операция стирания 1-го блока может прекращаться для считывания данных остальных блоков, что существенно увеличивает упругость и продуктивность устройства.
Микросхемы имеют наиболее непростой врождённый правящий робот и регистр состояния, что дозволяет сгрузить наружный процессор и программу от хлопот сообразно отслеживанию продолжительности операции программирования и стирания, а еще адаптировать эти процедуры.
2 Программирование и возможность программа "проверка памяти"
«Конструктор» – это метод класса, имя которого совпадает с именем класса. Конструктор вызывается автоматически после выделения памяти для переменной и обеспечивает инициализацию компонент – данных.
Язычок программирования — формальная знаковая система, при поддержке которой записываются компьютерные программы. Сообразно различным оценкам, в настоящее время есть от 2-ух с половиной по 10 разных языков программирования.
В сведения о языках программирования организованы в облике трехуровневой структуры: "язык" →"реализация" →"версия". Еще описаны диалекты языков программирования (желая вопросов, что полагать языком, а что диалектом, является достаточно спорным).[10]
Классифицирование языков исполняется сообразно поддерживаемым парадигмам и системам типизации данных. Разбиения на языки высочайшего и невысокого уровня недостает, этак как оно наиболее условно, устаревает с порой, возникают языки сверхвысокого уровня и т. д.
Большая часть представленных в энциклопедии языков разрешено полагать языками высочайшего уровня.
Еще в не проводится деления на интерпретируемые и компилируемые языки: для почти всех языков, обычно считавшихся интерпретируемыми, в данный момент есть компиляторы, и напротив.
Вероятна еще композиция интерпретации и компиляции: компиляция в байт-код. Таковым образом, классифицирование сообразно принципу интерпретируемости либо языка не имела бы огромного значения.
Языки программирования (их реализации) условно делятся на группу компиляторов и группу интерпретаторов. Таковым методом подчеркивается нрав порождаемых кодов, какие получаются в итоге процесса трансляции.
Нежели начальный языка поначалу проверяется и транслируется полностью, а потом порождаемые коды являются в главном кодами машинного языка, то таковой начальный язычок является компилятором. Нежели строчка исходного языка наполняется сходу после ввода, то таковой язычок зовется интерпретатором.
Этак компиляторы, традиционно, предоставляют наиболее действенные сообразно времени исполнения программы.
Но, цену компилятора и сопутствующих программ высока, а издержки на заготовление трудной программы (компиляция, сборка), которая нередко изменяется, оказываются неприемлемыми.
Интерпретаторы комфортны тем, что строчки языка осуществляются сходу. Образом, сходу видимы недостатки либо оплошности при написании программа. Не считая такого, во почти всех вариантах непринципиально, станет программа выполнена за 1 секунду либо за 0. 0001 секунды, к примеру, программа разговора с оператором.
Языки программирования (их реализации) условно делятся на группу компиляторов и группу интерпретаторов. Таковым методом подчеркивается нрав порождаемых кодов, какие получаются в итоге процесса трансляции.
Нежели начальный языка поначалу проверяется и транслируется полностью, а потом порождаемые коды являются в главном кодами машинного языка, то таковой начальный язычок является компилятором.
Нежели строчка исходного языка наполняется сходу после ввода, то таковой язычок зовутся интерпретатором.[12]
Некие вещи чрезвычайно трудно взять в толк. И люди, какие соображают, традиционно не имеют все шансы разъяснить начинающему. Это как беседа зрелого и ребёнка. Фактически конфликт поколений. По, куда мою степень не перерос в специалиста, необходимо выложить.
В природе не есть таковой силы воли, которая сумела бы вынудить Вас прочитать книжку, при этом постановить все приведённые задачки.
Вслед за тем всё написано довольно ясно для людей, какие о программировании знают очень не достаточно. Информация незначительно обветшала, однако для старта сойдёт. Может она Вам уже попадалась на глаза либо вы, даже скачали ее, однако отложили в каталог с литературой (ну таковой каталог имеется у всякого, он занимает 10-ки. и всё это мы намереваемся прочесть, как лишь покажется свободное время, а каталог всё растёт).
Сбои в подсистеме памяти часто становятся причиной ошибок, происхождение которых неочевидно, причем ошибки эти могут проявляться не каждый раз. Быстрый тест памяти, выполняемый подпрограммами BIOS при запуске компьютера, способен выявить далеко не все проблемы в работе ОЗУ. Приведу пример из собственного опыта.
Несколько лет назад один из моих компьютеров вдруг начал давать сбои. Сбои случались при выполнении операций копирования файлов больших размеров.
Иногда, в процессе копирования файла с диска CD-ROM, система сообщала об ошибке копирования, а иногда - просто зависала. Отмечу сразу, что быстрый тест памяти, выполняемый BIOS при запуске компьютера, рапортовал о полной исправности модулей.
Столкнувшись с ошибками чтения с CD-диска, я сперва естественно "погрешил" на носитель, но на другом компьютере диск читался исправно. Простые манипуляции с оборудованием убедили меня в том, что ни CD-драйв, ни шлейф, соединяющий его с материнской платой, ни жесткий диск не виноваты.
Где скрывался сбой? Я решил последовательно заменять все компоненты и проверять каждую новую конфигурацию с помощью "тестового" CD-диска. Начал я с модулей памяти (просто потому, что их легче всего было поменять). Когда после замены модуля система заработала нормально (и файлы со злополучного диска стали копироваться без проблем), я прежде всего подумал о том, что проблема была бы решена гораздо быстрее, если бы в тот момент в моем распоряжении была утилита тестирования микросхем памяти.
Почему тестировать микросхемы памяти на компьютерах, управляемых современными операционными системами, сложно?
Дело в том, что все современные операционные системы более или менее успешно скрывают от выполняющихся в них прикладных программ особенности физической реализации ОЗУ. Вообще-то изоляция программ от деталей работы памяти - вещь полезная. Благодаря этой изоляции программы в многозадачной системе могут выполняться совместно, не мешая друг другу, а операционная система может "сделал
вид", что в ее распоряжении больше оперативной памяти, чем на самом деле. Однако все это затрудняет работу программ тестирования памяти, которые должны непосредственно проверять ячейки (ОЗУ), адрес за адресом.
Впрочем, особенности современных ОС - не единственное препятствие на пути тестирования памяти.
Кэш процессора и изменение порядка выполнения инструкций также вносят свою лепту в невольное сокрытие ошибок. Кроме этого существует целый пласт затруднений, связанных с самими чипами памяти.
На первый взгляд это может показаться парадоксальным, но самый простой совет – и посмотреть, как все работает –
является не только "дорогостоящим", но и малоэффективным. Как уже было отмечено, многие ошибки памяти проявляются лишь в определенных ситуациях (и то не всегда), так, что заменив, дефектные, модули на исправные и запустив любимую игрушку, вы можете и не обнаружить отличий (отличия могут проявиться потом, когда вы захотите установить, например, Oracle Client).[13]
В то же время программы тестирования памяти являются весьма надежным средством выявления ошибок, так как специально создают такие условия, в которых эти ошибки проявляются. Что представляет собой хороший алгоритм тестирования памяти?
а первый взгляд, кажется, что достаточно просто последовательно заполнять все ячейки памяти каким-то определенным значением (паттерном), а затем считывать записанные в память значения.
Описанный алгоритм отличается простотой, но его недостатком является то, что он позволяет обнаружить только тяжелые и устойчивые сбои в работе памяти, которые наверняка обнаружит и быстрый тест BIOS. Многие ошибки в работе памяти могут зависеть от содержимого памяти (речь идет о ситуации, когда в неисправной микросхеме некоторые соседние ячейки начинают "взаимодействовать" между собой).
Чтобы выявлять такие ошибки, алгоритм тестирования памяти должен проверять один и тот же участок памяти по нескольку раз, записывая и считывая различные (специально подобранные) паттерны. Удачный подбор паттернов позволит, насколько это, возможно, обойти и препятствия, связанные с особенностями выборки данных процессора, и добиться одинаковой эффективности выявления ошибок на разных чипах, отличающихся разным физическим расположением элементов памяти. Это расположение тоже может влиять на характер ошибок.
Все три утилиты, рассмотренные в этом обзоре, имеют малый размер (любой из дистрибутивов умещается на дискете).
Это неудивительно, ведь код алгоритма тестирования памяти занимает не так уж много места, а кроме тестирования программы, по сути, ничего и не делают. Еще одна общая черта утилит тестирования памяти - возможность выполнять "бесконечные" тесты. Закончив один прогон теста, программа тут же начинает его снова и так - до тех пор, пока пользователь не прервет этот процесс. По заявлениям авторов программ, одного прохода достаточно для того, чтобы выявить практически все возможные ошибки подсистемы памяти, но особо дотошные пользователи могут крутить тесты сколь угодно долго.
Разгон памяти — это весьма, радикальное средство увеличения производительности, но и чрезвычайно требовательное к качеству модулей памяти. Впрочем, некачественные модули могут сбоить даже в штатном режиме безо всякого разгона. Последствия таких ошибок весьма разнообразны: от аварийного завершения приложения до потери и/или искажения обрабатываемых данных.
Судя по всему, приобретение "битой" памяти — отнюдь не редкость и со сбоями памяти народ сталкивается достаточно регулярно. К его немедленному отказу. Чаще всего дефект проявляется лишь при определенном стечении ряда обстоятельств. Тяжеловесное приложение, «гоняющее" память "и в хвост, и в гриву", имеет все шансы за короткое время "подобрать" нужную комбинацию, провоцирующую сбой.
Утечки памяти представляют собой наиболее незаметные и сложные для обнаружения ошибки в приложениях C/C++. Утечки памяти появляются в результате неправильного освобождения выделенной памяти. Небольшая утечка памяти сначала может остаться незамеченной, но постепенно может приводить к различным симптомам: от снижения производительности до аварийного завершения приложения из-за нехватки памяти. Приложение, в котором происходит утечка памяти, может использовать всю доступную память и привести к аварийному завершению других приложений, в результате чего может быть непонятно, какое приложение отвечает за сбой. Даже безобидная утечка памяти может быть признаком других проблем, требующих устранения.
Отладчик Visual Studio и библиотека времени выполнения C (CRT) позволяют обнаруживать и выявлять утечки памяти.
Включение обнаружения утечек памяти
Основным средством для обнаружения утечек памяти является отладчик C/C++ и отладочные функции кучи библиотеки времени выполнения C (CRT).
Чтобы включить все отладочные функции кучи, вставьте в программу C++ следующие операторы в следующем порядке:
Включение файла crtdbg.h сопоставляет функции malloc и free с их отладочными версиями, _malloc_dbg и _free_dbg, которые отслеживают выделение и освобождение памяти. Это сопоставление используется только в отладочных построениях, в которых определен _DEBUG . В окончательных построениях используются первоначальные функции malloc и free .
После того как с помощью этих операторов будут включены отладочные функции кучи, можно поместить вызов _CrtDumpMemoryLeaks перед точкой выхода приложения для отображения отчета об утечке памяти перед завершением работы приложения.
Если приложение имеет несколько выходов, вам не нужно вручную размещать _CrtDumpMemoryLeaks в каждой точке выхода. Для автоматического вызова _CrtDumpMemoryLeaks в каждой точке выхода поместите вызов _CrtSetDbgFlag в начале приложения с помощью следующих битовых полей:
По умолчанию _CrtDumpMemoryLeaks выводит отчет об утечке памяти в область Отладка окна Вывод . Если используется библиотека, она может переустановить вывод в другое расположение.
_CrtSetReportMode можно использовать для перенаправления отчета в другое расположение или обратно в окно вывода, как показано ниже:
Интерпретация отчета об утечке памяти
Если приложение не определяет _CRTDBG_MAP_ALLOC , _CrtDumpMemoryLeaks отображает отчет об утечке памяти, аналогичный следующему:
Если приложение определяет _CRTDBG_MAP_ALLOC , отчет об утечке памяти выглядит следующим образом:
Во втором отчете отображается имя файла и номер строки, в которой впервые было произведено выделение утекающей памяти.
Независимо от того, определен ли _CRTDBG_MAP_ALLOC , в отчете об утечке памяти отображается следующее.
- Номер выделения памяти, в этом примере — 18 .
- Тип блока, в примере — normal .
- Расположение памяти в шестнадцатеричном формате, в этом примере — 0x00780E80 .
- Размер блока, в этом примере — 64 bytes .
- Первые 16 байт данных в блоке, в шестнадцатеричном формате.
Типы блоков памяти: обычные, клиентские или CRT. Обычный блок — это обыкновенная память, выделенная программой. Клиентский блок — особый тип блока памяти, используемой программами MFC для объектов, для которых требуется деструктор. Оператор new в MFC создает либо обычный, либо клиентский блок, в соответствии с создаваемым объектом.
Блок CRT — это блок памяти, выделенной библиотекой CRT для внутреннего использования. Библиотека CRT обрабатывает освобождение этих блоков, поэтому CRT-блоки не будут отображаться в отчете об утечке памяти, если нет серьезных проблем с библиотекой CRT.
Существуют два других типа блоков памяти, которые никогда не отображаются в отчетах об утечке памяти. Свободный блок — это блок памяти, которая была освобождена, поэтому по определению утечки здесь нет. Пропускаемый блок — это память, специально помеченная для исключения из отчета об утечке памяти.
Предыдущие способы выявляют утечки памяти для памяти, выделенной с помощью стандартной функции malloc библиотеки CRT. Однако если программа выделяет память с использованием оператора new C++, то в отчете об утечке памяти вы увидите только имя файла и номер строки, где operator new вызывает _malloc_dbg . Чтобы создать более полезный отчет об утечке памяти, можно написать макрос следующего вида, и в отчете будет указываться строка, в которой было выполнено выделение:
Теперь можно заменить оператор new с помощью макроса DBG_NEW в коде. В отладочных сборках DBG_NEW использует перегрузку глобальных operator new , которая принимает дополнительные параметры для типа блока, файла и номера строки. Перегрузка new вызывает _malloc_dbg для записи дополнительных сведений. Отчеты об утечке памяти показывают имя файла и номер строки, в которой были выделены утечки объектов. Сборки выпуска по-прежнему используют new по умолчанию. Вот пример этого метода:
При выполнении этого кода в отладчике Visual Studio вызов _CrtDumpMemoryLeaks создает отчет в окне вывода, который выглядит аналогичным образом:
Эти выходные данные сообщают о том, что утечка памяти находилась на строке 20 файла debug_new.cpp.
Не рекомендуется создавать макрос препроцессора с именем new или любым другим ключевым словом языка.
Задание точек останова для номера выделения памяти
Номер выделения можно использовать для того, чтобы задать точку останова в том месте, где выделяется память.
Установка точки останова для выделения памяти с помощью окна контрольных значений:
Установите точку останова рядом с началом приложения и запустите отладку.
Когда приложение приостанавливается в точке останова, откройте окно Контрольные значения, последовательно выбрав пункты Отладка > Windows > Контрольные значения 1 (или Контрольные значения 2, Контрольные значения 3 или Контрольные значения 4).
В окне Контрольные значения введите _crtBreakAlloc в столбце Имя.
Если используется многопоточная версия DLL-библиотеки CRT (параметр /MD), добавьте контекстный оператор: _crtBreakAlloc
Убедитесь, что отладочные символы загружены. В противном случае _crtBreakAlloc будет отображаться как неидентифицированный.
Нажмите клавишу ВВОД.
Отладчик выполнит оценку вызова и поместит результат в столбец Значение . Это значение будет равно –1, если в местах выделения памяти не задано ни одной точки останова.
В столбце Значение замените отображаемое значение номером выделения памяти, на котором нужно приостановить выполнение.
После задания точки останова для номера выделения памяти можно продолжить отладку. Убедитесь, что соблюдаются те же условия, чтобы номер выделения памяти не изменился. Когда выполнение программы будет приостановлено на заданном выделении памяти, с помощью окна Стек вызовов и других окон отладчика определите условия выделения памяти. Затем можно продолжить выполнение программы и проследить, что происходит с этим объектом и почему выделенная ему память освобождается неправильно.
Иногда может быть полезно задать точку останова по данным на самом объекте. Для получения дополнительной информации см. раздел Использование точек останова.
Точки останова для выделения памяти можно также задать в коде. Можно установить следующие значения:
Сравнение состояний памяти
Другая технология для обнаружения утечек памяти включает получение "снимков" состояния памяти приложения в ключевых точках. Чтобы получить снимок состояния памяти в заданной точке приложения, создайте структуру _CrtMemState и передайте ее функции _CrtMemCheckpoint .
Функция _CrtMemCheckpoint поместит в структуру снимок текущего состояния памяти.
Чтобы вывести содержимое структуры _CrtMemState , передайте ее функции _ CrtMemDumpStatistics :
Функция _ CrtMemDumpStatistics выводит дамп состояния памяти, который выглядит примерно таким образом:
Чтобы определить, произошла ли утечка памяти на отрезке кода, можно сделать снимок состояния памяти перед ним и после него, а затем сравнить оба состояния с помощью функции _ CrtMemDifference :
Функция _CrtMemDifference сравнивает состояния памяти s1 и s2 и возвращает результат в ( s3 ), представляющий собой разницу между s1 и s2 .
Еще один способ поиска утечек памяти заключается в размещении вызовов _CrtMemCheckpoint в начале и конце программы с последующим использованием _CrtMemDifference для сравнения результатов. Если _CrtMemDifference показывает утечку памяти, можно добавить дополнительные вызовы функции _CrtMemCheckpoint , чтобы разделить программу с помощью двоичного поиска, пока не будет найден источник утечки.
Ложные срабатывания
Читайте также: