毕业设计外文资料翻译-安卓平台的性能研究

毕业论文（设计）外文资料翻译学院：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：外文出处：(外文)InternationalJournalonComputerScienceandEngineering(IJCSE),April2012,Pages0975-337附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文指导教师评语：该英文资料选择合理，与毕业论文相关度高。专业术语、词汇翻译的准确度较高，体现了较强的英语应用水平。翻译工作认真细致，严格按照规定，翻译材料能与原文保持一致，能正确表达出原文意思，保持准确。签名：陈劲新2015年10月14日1．外文资料翻译译文安卓平台的性能研究摘要：随着安卓平台广泛应用于包括智能移动设备在内的嵌入式系统中，系统性能分析的需求显著增加。系统的性能通常是由基准测试和分析器软件测量的。我们使用了一个基准的应用程序和公共配置文件的安卓平台的性能进行了研究。为了更详细的集成性能分析，我们提出了一个分析架构的安卓平台。关键词：安卓；性能；基准；轮廓；简介如今智能手机和平板电脑在我们的生活中发生了巨大的变化。智能设备最流行的操作系统是苹果的iOS和谷歌的Android。因为安卓是开源软件，并为开发者提供了一个免费的平台来下载并使用自己的应用，所以很多硬件厂商采用安卓的市场份额也越来越大。即使平台是通用的，具有相同的软件能力，实际的性能变化与硬件和其他软件组件也有所不同。所以每一个硬件和软件开发者都做出了巨大的努力，以达到更高的性能优化。要发布一个拥有很好软件的智能手机产品时，开发人员应该详细估计其性能，以纠正或提高它的不足之处。在本文中，我们使用了2种软件工具用于测量系统的性能，基准和分析软件。基准测试对于评估和估计每个设备和整个系统的相对水平是很有用的，所以可以它帮助我们选择硬件或调整系统变量，以实现更高的性能。分析软件可以跟踪程序的活动，收集有关函数调用、内存使用、进程和通信的信息。我们分别引入了代表性基准软件和剖面软件后，对标准工具进行了修改，并给出了简单的性能分析结果。发展综合和全面的性能分析软件，这将是未来工作的基础，。安卓平台安卓是一个软件协议栈的移动设备，它包括一个操作系统，中间件和关键应用[1]。这是发展和领导的开源项目保持OHA（开放手机联盟）[2]，旨在为消费者建立一个更好的电话。安卓体系结构如图1所示。图1安卓体系架构的基础是内核2.6。它支持安全、内存管理、进程管理、网络堆栈和设备驱动模型。一套c/c++库是由各种组件的安卓系统使用。它们包括标准C库（libc）、媒体库包括MPEG4，H.264，MP3，JPG和PNG，显示子系统的表面管理libwebcore作为一个Web浏览器引擎，2D图形引擎SGL，3D图形库，字体渲染和SQLiteFreeType，轻量级的关系数据库引擎。安卓运行库包含一组提供编程语言功能的核心库。Dalvik虚拟机支持Android的Java应用程序的运行时的环境。每个Android应用都运行在自己的进程中，有自己的Dalvik虚拟机实例。传统的Java虚拟机是一个基于堆栈的机器，但Dalvik基于寄存器和Dalvik可执行文件（.dex）格式。应用程序开发人员通常在开发程序时通过大量的API访问应用程序框架层。应用框架是一个开放的软件开发平台，包括视图管理、内容提供商、资源管理器、通知管理器和活动管理器。许多可重用组件在框架中释放，开发人员可以替换组件或发布它自己的功能[3]。off-the-shelf性能分析工具这里有几种工具，用于评估和分析系统或应用程序的性能。我们研究和测试了一些基准测试工具和性能测试软件的应用程序开发。他们可以从公开市场或开放的网站免费获取。1.基准基准测试工具是一个应用程序，该应用程序可以评估或测量系统的相对性能。它在目标设备和系统上运行一个特殊的程序，收集性能数据，并将它们作为一个定量值。图2图2显示了一个知名的基准测试（antutu）程序的结果。它可以通过“内存性能”，“中央处理器整体性能”，“中央处理器浮点性能”，“二维三维图形性能”，“SD卡读/写速度”，和“数据库输出性能”测试一个关键项目。最后的得分是一个相对值，它可以与其他设备的结果进行比较。图2（b）显示同一种设备之间的排序，和图2（c）描述了不同设备之间的相对性能。我们可以看到，即使是同一种设备，根据硬件的调整状态和系统软件版本，可能会表现出非常不同的性能。象限标准版[4][5]smartbench是Android设备的另一个著名的基准测试应用，它可以像Antutu一样测量整体表现。基准的应用如CF台[6]，glbenchmark[7]，benchmarkpiLinpack[8]，[9]，用于一个特定领域的系统，例如，CPU和图形子系统。基准测试应用是评价和估计每个设备和整个系统的相对水平的好工具，因此可以帮助我们选择硬件或调整系统变量来实现更高的性能。然而，它很难指出哪一部分会影响性能，也很难说明哪一部分应该为更好的性能而操作。详细的软件性能分析，也不可应用基准。2.AndroidSDK工具在AndroidSDK（软件开发工具包）中有一些软件工具，帮助开发人员调试、监控和分析，其中一些可用于性能分析。最有用最方便的工具是DDMS（Dalvik调试监视器服务器）和Traceview，因为他们可以提供的图形视图。DDMS调试工具的图形界面，提供了端口转发，设备屏幕捕获，线程和堆栈信息装置，logcat，过程，和广播状态信息、来电和短信欺骗，位置数据的欺骗等功能。当开发Eclipse时，我们可以打开DDMS的界面如图所示。图3调试，方法分析工具是非常有用的，它用于执行跟踪流动的操作和计算持续时间花费。它收集方法调用和估计的执行时间在我们与应用程序进行交互的时候。方法分析调用结束菜单中的”启动方法分析”和“停止法分析“功能中的DDMS或者程序代码startmethodtracing()和stopmethodtracing()调试类。结果记录在一个日志文件发送到Traceview工具显示日志的图形中如图4和图5所示。图4在时间线面板中，每一行代表线程随时间增加到右边。每个方法都有不同颜色，用于轮询模式显示。如果我们选择一个方法，我们可以看到它的日志记录在配置文件（图5）。配置文件显示的专用执行时间，包括时间（称为功能），和部分的总执行时间。在最后一列中写的递归调用的总数和数量。图5分析工具及分析结果对于智能手机，绝对速度是很重要的问题，但对用户来说满意度更为关键。除了游戏应用程序需要复杂的三维图形操作之外，即使在简单的网络浏览或通讯簿，备忘录等应用程序中，用户可能会感觉到他们的触摸输入的响应速度慢。我们修改了DDMS和Traceview，让分析程序快一点，并分析了Android2.2Android框架视图的系统性能（Froyo）。1.修改DDMS虽然Traceview提供了良好的图形用户界面，但它有时运行的时候会变得让人难以忍受的慢，这是因为它是用Java编写的，运行着一个Eclipse插件。为了达到更好的分析速度，我们分解Traceview为测试数据处理部分和显示部分，新实施的pretrace程序处理了日志数据，电话的开始和结束时间的记录和分析，并进行了pretrace创建，并显示在时间表Traceview型面板。图6显示了我们修改的结构图。图6DDMS的另一个问题是，它侧重于基于Dalvik虚拟机内部行为的框架的应用，所以本地库，Linux内核和性能不能全面整合。但这就需要引入其他的工具或新的复杂的分析软件的实施，我们建立了它作为未来的研究课题。2.查看系统性能不良反应可能是由于几个原因造成的。Froyo，我们的实验平台，被称为遭受事件传递机制和可怜的系统动力学。（据说姜饼系统动力学显著改善[10]。）垃圾收集机制也不太好，因为线程和无谓的等待时间之间存在同步问题。我们专注于视图系统分析的响应性能。在方法调用记录及dmtracedump工具的帮助下，我们可以描述的角度系统的执行结构如图7。根据视图层次，现有的观点是无效的，和新的帆布是由布局对象。实际绘图和显示时出现的ondraw()方法称为视图。对象是树结构，和查看系统遍历树的画子对象的递归。问题是，递归是在一个线程中执行的，所以总的渲染时间可能很长，导致跳过帧或停止动画。当我们观察在Traceview型面板每个方法的部分，我们看到许多应用花费最大时间查看系统和渲染。此外，许多最近的智能设备使用多核处理器。因为递归在单线程中不能在多核高端高性能CPU使用，其他视图的系统机制是需要更好的性能。图7结论和未来的工作我们运用了一些软件工具来分析安卓平台的性能。基准应用程序是有用的，它用于估计相对的设备性能，可用于调整性能变量。对框架性能的应用，我们可以利用AndroidSDK工具如DDMS和Traceview。通过改进的调试和方法跟踪工具，我们分析了安卓系统的性能。递归视图树遍历可能会减慢渲染过程，有时会导致平滑动画之间的切割。我们的测试只在Android2.2Froyo版本中实施。而最近的版本，例如姜饼（Android2.3）、冰淇淋三明治（Android4），他们明显改善了系统的动态特性和一些耗时的成分，从而拥有更好的性能。我们将在新平台上测试更多的程序，分析性能降低的因素。我们期待的结果可以帮助改善性能。另一个未来的主题是整合Linux内核分析器，如生物[11]，与Android分析器程序，因为他们都是优秀的系统，但他们想要和谐运行需要检查更多的性能问题。致谢本文由国立金乌工科大学研究基金资助。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