doc/ffmpeg_powerpc_performance_evaluation_howto.txt

   1 FFmpeg & evaluating performance on the PowerPC Architecture HOWTO
   2
   3 (c) 2003-2004 Romain Dolbeau <romain@dolbeau.org>
   4
   5
   6
   7 I - Introduction
   8
   9 The PowerPC architecture and its SIMD extension AltiVec offer some
  10 interesting tools to evaluate performance and improve the code.
  11 This document tries to explain how to use those tools with FFmpeg.
  12
  13 The architecture itself offers two ways to evaluate the performance of
  14 a given piece of code:
  15
  16 1) The Time Base Registers (TBL)
  17 2) The Performance Monitor Counter Registers (PMC)
  18
  19 The first ones are always available, always active, but they're not very
  20 accurate: the registers increment by one every four *bus* cycles. On
  21 my 667 Mhz tiBook (ppc7450), this means once every twenty *processor*
  22 cycles. So we won't use that.
  23
  24 The PMC are much more useful: not only can they report cycle-accurate
  25 timing, but they can also be used to monitor many other parameters,
  26 such as the number of AltiVec stalls for every kind of instruction,
  27 or instruction cache misses. The downside is that not all processors
  28 support the PMC (all G3, all G4 and the 970 do support them), and
  29 they're inactive by default - you need to activate them with a
  30 dedicated tool. Also, the number of available PMC depends on the
  31 procesor: the various 604 have 2, the various 75x (aka. G3) have 4,
  32 and the various 74xx (aka G4) have 6.
  33
  34 *WARNING*: The PowerPC 970 is not very well documented, and its PMC
  35 registers are 64 bits wide. To properly notify the code, you *must*
  36 tune for the 970 (using --tune=970), or the code will assume 32 bit
  37 registers.
  38
  39
  40 II - Enabling FFmpeg PowerPC performance support
  41
  42 This needs to be done by hand. First, you need to configure FFmpeg as
  43 usual, but add the "--powerpc-perf-enable" option. For instance:
  44
  45 #####
  46 ./configure --prefix=/usr/local/ffmpeg-svn --cc=gcc-3.3 --tune=7450 --powerpc-perf-enable
  47 #####
  48
  49 This will configure FFmpeg to install inside /usr/local/ffmpeg-svn,
  50 compiling with gcc-3.3 (you should try to use this one or a newer
  51 gcc), and tuning for the PowerPC 7450 (i.e. the newer G4; as a rule of
  52 thumb, those at 550Mhz and more). It will also enable the PMC.
  53
  54 You may also edit the file "config.h" to enable the following line:
  55
  56 #####
  57 // #define ALTIVEC_USE_REFERENCE_C_CODE 1
  58 #####
  59
  60 If you enable this line, then the code will not make use of AltiVec,
  61 but will use the reference C code instead. This is useful to compare
  62 performance between two versions of the code.
  63
  64 Also, the number of enabled PMC is defined in "libavcodec/ppc/dsputil_ppc.h":
  65
  66 #####
  67 #define POWERPC_NUM_PMC_ENABLED 4
  68 #####
  69
  70 If you have a G4 CPU, you can enable all 6 PMC. DO NOT enable more
  71 PMC than available on your CPU!
  72
  73 Then, simply compile FFmpeg as usual (make && make install).
  74
  75
  76
  77 III - Using FFmpeg PowerPC performance support
  78
  79 This FFmeg can be used exactly as usual. But before exiting, FFmpeg
  80 will dump a per-function report that looks like this:
  81
  82 #####
  83 PowerPC performance report
  84  Values are from the PMC registers, and represent whatever the
  85  registers are set to record.
  86  Function "gmc1_altivec" (pmc1):
  87         min: 231
  88         max: 1339867
  89         avg: 558.25 (255302)
  90  Function "gmc1_altivec" (pmc2):
  91         min: 93
  92         max: 2164
  93         avg: 267.31 (255302)
  94  Function "gmc1_altivec" (pmc3):
  95         min: 72
  96         max: 1987
  97         avg: 276.20 (255302)
  98 (...)
  99 #####
 100
 101 In this example, PMC1 was set to record CPU cycles, PMC2 was set to
 102 record AltiVec Permute Stall Cycles, and PMC3 was set to record AltiVec
 103 Issue Stalls.
 104
 105 The function "gmc1_altivec" was monitored 255302 times, and the
 106 minimum execution time was 231 processor cycles. The max and average
 107 aren't much use, as it's very likely the OS interrupted execution for
 108 reasons of its own :-(
 109
 110 With the exact same settings and source file, but using the reference C
 111 code we get:
 112
 113 #####
 114 PowerPC performance report
 115  Values are from the PMC registers, and represent whatever the
 116  registers are set to record.
 117  Function "gmc1_altivec" (pmc1):
 118         min: 592
 119         max: 2532235
 120         avg: 962.88 (255302)
 121  Function "gmc1_altivec" (pmc2):
 122         min: 0
 123         max: 33
 124         avg: 0.00 (255302)
 125  Function "gmc1_altivec" (pmc3):
 126         min: 0
 127         max: 350
 128         avg: 0.03 (255302)
 129 (...)
 130 #####
 131
 132 592 cycles, so the fastest AltiVec execution is about 2.5x faster than
 133 the fastest C execution in this example. It's not perfect but it's not
 134 bad (well I wrote this function so I can't say otherwise :-).
 135
 136 Once you have that kind of report, you can try to improve things by
 137 finding what goes wrong and fixing it; in the example above, one
 138 should try to diminish the number of AltiVec stalls, as this *may*
 139 improve performance.
 140
 141
 142
 143 IV) Enabling the PMC in Mac OS X
 144
 145 This is easy. Use "Monster" and "monster". Those tools come from
 146 Apple's CHUD package, and can be found hidden in the developer web
 147 site & FTP site. "MONster" is the graphical application, use it to
 148 generate a config file specifying what each register should
 149 monitor. Then use the command-line application "monster" to use that
 150 config file, and enjoy the results.
 151
 152 Note that "MONster" can be used for many other things, but it's
 153 documented by Apple, it's not my subject.
 154
 155 If you are using CHUD 4.4.2 or later, you'll notice that MONster is
 156 no longer available. It's been superseeded by Shark, where
 157 configuration of PMCs is available as a plugin.
 158
 159
 160
 161 V) Enabling the PMC on Linux
 162
 163 On linux you may use oprofile from http://oprofile.sf.net, depending on the
 164 version and the cpu you may need to apply a patch[1] to access a set of the
 165 possibile counters from the userspace application. You can always define them
 166 using the kernel interface /dev/oprofile/* .
 167
 168 [1] http://dev.gentoo.org/~lu_zero/development/oprofile-g4-20060423.patch
 169
 170 --
 171 Romain Dolbeau <romain@dolbeau.org>
 172 Luca Barbato <lu_zero@gentoo.org>