Intel® प्रोसेसर के साथ Android उपकरणों पर रेंडरस्क्रिप्ट का उपयोग करना

लेख में, मैं एंड्रॉइड के अंदर रेंडरस्क्रिप्ट तकनीक के संचालन का एक संक्षिप्त विवरण देना चाहूंगा, अपने प्रदर्शन की तुलना एक इंटेल प्रोसेसर के साथ एंड्रॉइड डिवाइस के विशिष्ट उदाहरण पर डाल्विक के साथ करता हूं, और रेंडरस्क्रिप्ट को अनुकूलित करने के लिए एक छोटी तकनीक पर विचार करता हूं।
रेंडरस्क्रिप्ट एक एपीआई है जिसमें 2 डी / 3 डी रेंडरिंग और उच्च-प्रदर्शन गणित गणना के लिए विशेषताएं शामिल हैं। यह आपको बड़ी मात्रा में डेटा पर एक ही प्रकार की स्वतंत्र कंप्यूटिंग के साथ एक कार्य का वर्णन करने और इसे सजातीय उप-प्रकारों में तोड़ने की अनुमति देता है जो जल्दी और बहु-कोर एंड्रॉइड प्लेटफार्मों पर समानांतर में प्रदर्शन किया जा सकता है।
इस तरह की तकनीक छवि प्रसंस्करण, पैटर्न मान्यता, भौतिक मॉडलिंग, एक सेलुलर ऑटोमेटोन मॉडल, आदि से संबंधित कई dalvik अनुप्रयोगों के प्रदर्शन में सुधार कर सकती है, जो बदले में, अपनी हार्डवेयर स्वतंत्रता को नहीं खोएगी।

1. एंड्रॉइड के अंदर रेंडरस्क्रिप्ट तकनीक

मैं एंड्रॉइड के अंदर रेंडरस्क्रिप्ट तकनीक के तंत्र, इसके फायदे और नुकसान के बारे में जानकारी देता हूं।

1.1 रेंडरस्क्रिप्ट ऑफ़लाइन संकलन

रेंडरस्क्रिप्ट को हनीकॉम्ब / एंड्रॉइड 3.0 (एपीआई 11) में समर्थित होना शुरू हुआ। अर्थात्, एंड्रॉइड एसडीके में, प्लेटफ़ॉर्म-टूल्स डायरेक्टरी में, llvm-rs-cc (ऑफलाइन कंपाइलर) रेंडरस्क्रिप्ट (* .rs फ़ाइल) को बायटेकोड (* .bc फ़ाइल) में संकलित करने और जावा ऑब्जेक्ट क्लासेस (*। जावा) फ़ाइलों को बनाने के लिए दिखाई दिया। ) संरचनाओं के लिए, रेंडरस्क्रिप्ट और रेंडरस्क्रिप्ट के अंदर वैश्विक चर। Llvm-rs-cc Android के लिए छोटे संशोधनों के साथ क्लैंग कंपाइलर पर आधारित है, जो LLVM कंपाइलर के लिए फ्रंट-एंड है।

1.2 रेंडरस्क्रिप्ट रन-टाइम संकलन

एंड्रॉइड ने एलएलवीएम बैक-एंड के आधार पर एक ढांचा तैयार किया, जो बायटेकोड के रन-टाइम संकलन के लिए ज़िम्मेदार है, जो आवश्यक पुस्तकालयों के साथ जुड़ता है, रेंडरस्क्रिप्ट का प्रक्षेपण और निष्पादन नियंत्रण करता है। इस ढांचे में निम्नलिखित भाग होते हैं: लिबेक एलएलवीएम संदर्भ को इंगित करता है, जो कि बायोटेक में संकेतित प्रैग्मस और अन्य मेटाडेटा के अनुसार, बायटेकोड का संकलन और libRS से आवश्यक पुस्तकालयों के साथ गतिशील लिंकिंग; libRS में पुस्तकालयों (गणित, समय, ड्राइंग, रेफ-गिनती, ...), संरचनाओं और डेटा प्रकारों (स्क्रिप्ट, प्रकार, तत्व, आवंटन, मेष, विभिन्न मैट्रिक्स, ...) का कार्यान्वयन होता है।


फायदे:

• एक हार्डवेयर-स्वतंत्र अनुप्रयोग इस तथ्य के कारण प्राप्त होता है कि एपीके फ़ाइल में शामिल रेंडरस्क्रिप्ट बाइट कोड को प्लेटफॉर्म के हार्डवेयर-कंप्यूटिंग मॉड्यूल (सीपीयू) के मशीन कोड में संकलित किया जाएगा, जहां इसे रन-टाइम पर लॉन्च किया जाएगा;
• गणना की गति , रन-टाइम संकलक अनुकूलन और मूल कोड निष्पादन के कारण निष्पादन की गति प्राप्त की जाती है।

नुकसान:

• रेंडरस्क्रिप्ट के साथ काम करने के लिए विस्तृत प्रलेखन की कमी से अनुप्रयोग विकास जटिल हो जाता है। सब कुछ यहाँ प्रस्तुत प्रस्तावित रेंडरस्क्रिप्ट रन-टाइम एपीआई के संक्षिप्त विवरण तक सीमित है ;
• GPU, DSP पर रेंडरस्क्रिप्ट थ्रेड्स निष्पादित करने के लिए समर्थन का अभाव। साझा स्मृति को प्रबंधित करने में एक विषम स्टार्टअप में रन-टाइम बैलेंसिंग थ्रेड्स के साथ समस्याएं हो सकती हैं।

2. दलविक बनाम मोनोक्रोम छवि प्रसंस्करण में रेंडरस्क्रिप्ट

दलविक समारोह पर विचार करें Dalvik_MonoChromeFilter (एक रंग RGB छवि को काले और सफेद में परिवर्तित करना) (मोनोक्रोम):

private void Dalvik_MonoChromeFilter() { float MonoMult[] = {0.299f, 0.587f, 0.114f}; int mInPixels[] = new int[mBitmapIn.getHeight() * mBitmapIn.getWidth()]; int mOutPixels[] = new int[mBitmapOut.getHeight() * mBitmapOut.getWidth()]; mBitmapIn.getPixels(mInPixels, 0, mBitmapIn.getWidth(), 0, 0, mBitmapIn.getWidth(), mBitmapIn.getHeight()); for(int i = 0;i < mInPixels.length;i++) { float r = (float)(mInPixels[i] & 0xff); float g = (float)((mInPixels[i] >> 8) & 0xff); float b = (float)((mInPixels[i] >> 16) & 0xff); int mono = (int)(r * MonoMult[0] + g * MonoMult[1] + b * MonoMult[2]); mOutPixels[i] = mono + (mono << 8) + (mono << 16) + (mInPixels[i] & 0xff000000); } mBitmapOut.setPixels(mOutPixels, 0, mBitmapOut.getWidth(), 0, 0, mBitmapOut.getWidth(), mBitmapOut.getHeight()); } 

मैं क्या कह सकता हूं? स्वतंत्र पुनरावृत्तियों के साथ एक सरल लूप, पिक्सल्स का एक गुच्छा "पीस"। आइए देखें कि यह कितनी तेजी से काम करता है!
प्रयोग के लिए, हम इंटेल एटम Z2460 1.6GHz पर मेगाफोन मिंट को एंड्रॉइड आईसीएस 4.0.4 और 600x1024 तस्वीर के साथ लेगो रोबोट को नए साल के उपहार के साथ ले जाएंगे।



हम निम्नलिखित योजना के अनुसार प्रसंस्करण पर खर्च किए गए समय को मापेंगे:

 private long startnow; private long endnow; startnow = android.os.SystemClock.uptimeMillis(); Dalvik_MonoChromeFilter(); endnow = android.os.SystemClock.uptimeMillis(); Log.d("Timing", "Excution time: "+(endnow-startnow)+" ms"); 

"टाइमिंग" के साथ टैग किए गए संदेश को एडीबी का उपयोग करके पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। हम एक दर्जन माप करेंगे, जिनमें से प्रत्येक से पहले हम डिवाइस को रिबूट करेंगे और सुनिश्चित करेंगे कि माप परिणाम का प्रसार छोटा है।
दलिक कार्यान्वयन द्वारा छवि प्रसंस्करण समय 353 एमएस था।
नोट: मल्टीथ्रेडिंग टूल्स का उपयोग करना (उदाहरण के लिए, अलग-अलग थ्रेड्स में किए गए कार्यों का वर्णन करने के लिए AsyncTask क्लास), सर्वोत्तम स्थिति में, आप इंटेल एटम -2460 1.6GHz पर दो तार्किक कोर की उपस्थिति के कारण दोहरे त्वरण को निचोड़ सकते हैं।
अब समान फ़िल्टर RS_MonoChromeFilter के रेंडरस्क्रिप्ट कार्यान्वयन पर विचार करें:

 //mono.rs //or our small renderscript #pragma version(1) #pragma rs java_package_name(com.example.hellocompute) //multipliers to convert a RGB colors to black and white const static float3 gMonoMult = {0.299f, 0.587f, 0.114f}; void root(const uchar4 *v_in, uchar4 *v_out) { //unpack a color to a float4 float4 f4 = rsUnpackColor8888(*v_in); //take the dot product of the color and the multiplier float3 mono = dot(f4.rgb, gMonoMult); //repack the float to a color *v_out = rsPackColorTo8888(mono); } 

  private RenderScript mRS; private Allocation mInAllocation; private Allocation mOutAllocation; private ScriptC_mono mScript; … private void RS_MonoChromeFilter() { mRS = RenderScript.create(this);/* Renderscript-*/ mInAllocation = Allocation.createFromBitmap(mRS, mBitmapIn, Allocation.MipmapControl.MIPMAP_NONE, Allocation.USAGE_SCRIPT);/*      dalvik  renderscript  */ mOutAllocation = Allocation.createTyped(mRS, mInAllocation.getType()); mScript = new ScriptC_mono(mRS, getResources(), R.raw.mono);/*   renderscript  renderscript- */ mScript.forEach_root(mInAllocation, mOutAllocation);/* renderscript- root c SMP   2  */ mOutAllocation.copyTo(mBitmapOut); } 

नोट: हम दलितों के लिए कार्यान्वयन के प्रदर्शन का मूल्यांकन करेंगे।
रेंडरस्क्रिप्ट कार्यान्वयन द्वारा एक ही छवि का प्रसंस्करण समय 112 एमएस था।
हमें 3.2x (dalvik और renderscript रनटाइम तुलना: 353/112 = 3.2) का प्रदर्शन लाभ मिला।
नोट: एक रेंडरस्क्रिप्ट कार्यान्वयन के संचालन समय में एक रेंडरस्क्रिप्ट संदर्भ बनाना, आवश्यक मेमोरी को आवंटित करना और आरंभ करना, संदर्भ के लिए रेंडरस्क्रिप्ट बनाना और मोनरो में रूट के रूप में काम करना शामिल है।
नोट: मोबाइल एप्लिकेशन डेवलपर्स के लिए एक महत्वपूर्ण स्थान परिणामस्वरूप एपीके फ़ाइल का आकार है। इस कार्यान्वयन में, apk फ़ाइल का आकार केवल दालचीनी कार्यान्वयन की तुलना में बायटेकोड (* .bc फ़ाइल) में रेंडरस्क्रिप्ट के आकार से बढ़ सकता है। मेरे मामले में, dalvik संस्करण का आकार 404KB था, और रेंडरस्क्रिप्ट संस्करण का आकार 406KB था, जिसमें से 2KB रेंडरस्क्रिप्ट बाइट कोड (mono.bc) है।

3. रेंडरस्क्रिप्ट का अनुकूलन

रेंडस्क्रिप्ट के वर्तमान प्रदर्शन को वास्तविक संख्याओं के साथ अंकगणितीय संचालन की थोड़ी सटीकता को छोड़ कर सुधार किया जा सकता है, जो कि हाथ में कार्य के लिए अप्रत्याशित है। ऐसा करने के लिए, प्रैग्म rs_fp_imprecise को रेंडरस्क्रिप्ट में जोड़ें :

 //mono.rs //or our small renderscript #pragma version(1) #pragma rs java_package_name(com.example.hellocompute) #pragma rs_fp_imprecise //multipliers to convert a RGB colors to black and white const static float3 gMonoMult = {0.299f, 0.587f, 0.114f}; void root(const uchar4 *v_in, uchar4 *v_out) { //unpack a color to a float4 float4 f4 = rsUnpackColor8888(*v_in); //take the dot product of the color and the multiplier float3 mono = dot(f4.rgb, gMonoMult); //repack the float to a color *v_out = rsPackColorTo8888(mono); } 

इसके परिणामस्वरूप, हमें रेंडरस्क्रिप्ट कार्यान्वयन में अतिरिक्त 10% प्रदर्शन लाभ मिलता है: 112 एमएस। -> 99 मि।
नोट: इसके परिणामस्वरूप हमें नेत्रहीन एक ही मोनोक्रोम छवि बिना किसी कलाकृतियों और विकृतियों के मिलती है।
नोट: रेंडरस्क्रिप्ट में NDK के विपरीत, रन-टाइम कंपाइलर ऑप्टिमाइज़ेशन के स्पष्ट नियंत्रण के लिए कोई तंत्र नहीं है, क्योंकि संकलक कुंजियाँ प्रत्येक प्लेटफ़ॉर्म (x86, ARM, ...) के लिए Android के अंदर पूर्व-पंजीकृत हैं।

4. छवि आकारों पर दलविक और रेंडरस्क्रिप्ट कार्यान्वयन के क्रम की निर्भरता

हम निम्नलिखित प्रश्न का अध्ययन करते हैं: संसाधित छवि के आकार पर प्रत्येक कार्यान्वयन के संचालन समय की निर्भरता क्या है? ऐसा करने के लिए, आकार के 4 चित्र 300x512, 600x1024 (लेगो रोबोट के साथ हमारी मूल छवि), 1200x1024, 1200x2048 लें और मोनोक्रोम छवि प्रसंस्करण के समय के अनुरूप माप करें। परिणाम ग्राफ में और तालिका में नीचे प्रस्तुत किए गए हैं।

	300x512	600x1024	1200x1024	1200x2048
Dalvik	85	353	744	1411
Renderscript	75	99	108	227
जीतना	1.13	3.56	6.8	6.2

रेंडरस्क्रिप्ट के विपरीत, छवि के आकार के लिए दलविक के लिए रैखिक समय संबंध पर ध्यान दें। इस अंतर को रेंडरस्क्रिप्ट संदर्भ के शुरुआती समय से समझाया जा सकता है।
अपेक्षाकृत छोटे आकारों की छवियों के लिए, लाभ महत्वपूर्ण नहीं है, क्योंकि रेंडरस्क्रिप्ट संदर्भ का आरंभिक समय लगभग 50-60 ms है। हालांकि, मध्यम आकार की छवियों पर, जिन्हें अक्सर एंड्रॉइड डिवाइस पर उपयोग किया जाता है, लाभ 4-6x है।

निष्कर्ष

लेख ने विभिन्न आकारों के मोनोक्रोम छवि प्रसंस्करण के दलविक और रेंडरस्क्रिप्ट कार्यान्वयन की जांच की। समानांतरकरण, कंपाइलर ऑप्टिमाइज़ेशन और देशी कोड निष्पादन के कारण, मध्यम आकार के चित्रों के प्रदर्शन में रेंडरिंग से दलिकता काफी हद तक दूर हो जाती है। इस छोटे से उदाहरण के साथ, मैंने यह दिखाने की कोशिश की कि जब रेंडरस्क्रिप्ट अनुप्रयोगों के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए सहायक बन सकता है, जो उसी समय डिवाइस-स्वतंत्र रहता है।