พิน (โปรแกรมคอมพิวเตอร์)

เข็มหมุด
เข็มหมุด
นักพัฒนา	อินเทล
เวอร์ชันเสถียร	4.2 / 15 มีนาคม 2569
ระบบปฏิบัติการ	ลินุกซ์ , วินโดวส์ , มอสซาเรลล่า
แพลตฟอร์ม	IA-32 , x86-64 , Intel Xeon Phi
พิมพ์	กรอบงานการวัดผล , โปรไฟล์เลอร์
ใบอนุญาต	ซอฟต์แวร์ นี้เป็นกรรมสิทธิ์ ของIntel และให้ใช้งานได้ฟรีภายใต้สัญญาอนุญาตซอฟต์แวร์แบบง่ายของ Intel
เว็บไซต์	www.intel.com/software/pintool

Pinคือแพลตฟอร์มสำหรับสร้างเครื่องมือวิเคราะห์ เครื่องมือของ Pin ประกอบด้วยรูทีนการตรวจสอบ รูทีนการวิเคราะห์ และรูทีน เรียกกลับ รูทีนการตรวจสอบจะถูกเรียกเมื่อโค้ดที่ยังไม่ได้คอมไพล์ใหม่กำลังจะถูกเรียกใช้งาน และช่วยให้สามารถแทรกรูทีนการวิเคราะห์ได้ รูทีนการวิเคราะห์จะถูกเรียกเมื่อโค้ดที่เกี่ยวข้องกับรูทีนเหล่านั้นถูกเรียกใช้งาน รูทีนเรียกกลับจะถูกเรียกเฉพาะเมื่อตรงตามเงื่อนไขเฉพาะ หรือเมื่อเกิดเหตุการณ์บางอย่างขึ้น Pin มีอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชัน (API) ที่ครอบคลุมสำหรับการตรวจสอบในระดับนามธรรมต่างๆ ตั้งแต่คำสั่งเดียวไปจนถึงโมดูลไบนารีทั้งหมด นอกจากนี้ยังรองรับการเรียกกลับสำหรับเหตุการณ์ต่างๆ มากมาย เช่น การโหลดไลบรารี การเรียกใช้ระบบ สัญญาณ/ข้อยกเว้น และเหตุการณ์การสร้างเธรด

^{ใน ปี} 2020 ได้รับรางวัลซอฟต์แวร์ภาษาโปรแกรมจากACM SIGPLAN [ ^{1 ]}

Pin ดำเนินการตรวจสอบโดยควบคุมโปรแกรมทันทีหลังจากที่โหลดเข้าสู่หน่วยความจำ จากนั้นคอมไพล์ใหม่แบบทันที (JIT) ส่วนเล็ก ๆ ของโค้ดไบนารีโดยใช้ Pin ก่อนที่จะรัน คำสั่งใหม่เพื่อทำการวิเคราะห์จะถูกเพิ่มเข้าไปในโค้ดที่คอมไพล์ใหม่ คำสั่งใหม่เหล่านี้มาจาก Pintool มีการใช้เทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพมากมายเพื่อให้ได้เวลาการทำงานและการใช้หน่วยความจำที่น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ณ เดือนมิถุนายน 2010 ค่าใช้จ่ายพื้นฐานเฉลี่ยของ Pin คือ 30 เปอร์เซ็นต์ (โดยไม่ใช้ Pintool) ^{[ 2 ]}

คุณสมบัติ

โหมดการวัด

Pin รองรับโหมดการตรวจสอบสองโหมด ได้แก่ โหมด JIT และโหมด Probe โหมด JIT รองรับคุณสมบัติทั้งหมดของ Pin ในขณะที่โหมด Probe รองรับคุณสมบัติที่จำกัด แต่เร็วกว่ามาก โดยแทบไม่เพิ่มภาระให้กับเวลาการทำงานของโปรแกรม โหมด JIT ใช้คอมไพเลอร์แบบทันเวลาเพื่อคอมไพล์โค้ดโปรแกรมทั้งหมดใหม่และแทรกการตรวจสอบ ในขณะที่โหมด Probe ใช้โค้ดแทรมโพลีนสำหรับการตรวจสอบ

ความเป็นอิสระของแพลตฟอร์ม

Pin ได้รับการออกแบบมาเพื่อความสามารถในการพกพา ของเครื่องมือ และถึงแม้ว่า JIT จะคอมไพล์จาก ISA หนึ่งไปยัง ISA เดียวกัน (และไม่ได้ใช้การแสดงผลระดับกลาง เดียว สำหรับโค้ดทั้งหมด) API ส่วนใหญ่ก็เป็นอิสระจากสถาปัตยกรรมและระบบปฏิบัติการนอกจากนี้ยังได้รับการออกแบบให้สามารถพกพาได้เอง โดยแยกโค้ดเฉพาะแพลตฟอร์มออกจากโค้ดทั่วไปอย่างระมัดระวัง ทำให้สามารถปรับ Pin ให้เข้ากับแพลตฟอร์มใหม่ได้อย่างรวดเร็ว ประมาณครึ่งหนึ่งของโค้ดเป็นโค้ดทั่วไป และส่วนที่เหลือขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมหรือระบบปฏิบัติการ^{[ 3 ]}

การเพิ่มประสิทธิภาพ

Pin ใช้เทคนิคมากมายในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโค้ดสำหรับการตรวจสอบและวิเคราะห์ โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่นการอินไลน์การวิเคราะห์ความมีชีวิตและการจัดเก็บรีจิสเตอร์ อย่างชาญฉลาด Pin จะทำการปรับปรุงประสิทธิภาพเหล่านี้โดยอัตโนมัติเมื่อเป็นไปได้ โดยไม่ต้องให้ผู้ใช้เพิ่มโค้ดใดๆ เพิ่มเติมเพื่อให้สามารถอินไลน์ได้ อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงประสิทธิภาพบางอย่างยังคงต้องการคำแนะนำจากผู้ใช้ และโครงสร้างโค้ดบางอย่างก็ง่ายต่อการอินไลน์มากกว่าโครงสร้างอื่นๆ นอกจากนี้ยังมีการใช้การเชื่อมโยงโดยตรงของส่วนโค้ดที่คอมไพล์แบบ JIT ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่าการเชื่อมโยงร่องรอย (trace linking ) และ การกระทบยอดการผูก รีจิสเตอร์ (register binding reconciliation ) ซึ่งช่วยลดการจัดเก็บและการแมปใหม่ของรีจิสเตอร์ให้น้อยที่สุด

ใช้งานง่าย

API และการใช้งานของ Pin มุ่งเน้นไปที่การทำให้การเขียนเครื่องมือ Pin ทำได้ง่าย Pin รับผิดชอบอย่างเต็มที่ในการรับรองว่าโค้ดการตรวจสอบจากเครื่องมือ Pin จะไม่ส่งผลกระทบต่อสถานะของแอปพลิเคชัน นอกจากนี้ API ยังช่วยให้โค้ดการตรวจสอบสามารถร้องขอข้อมูลหลายส่วนจาก Pin ได้ ตัวอย่างเช่น โค้ดการตรวจสอบในเครื่องมือ Pin สามารถใช้ API ของ Pin เพื่อรับที่อยู่หน่วยความจำที่ถูกเข้าถึงโดยคำสั่ง โดยไม่ต้องตรวจสอบคำสั่งนั้นอย่างละเอียด

เครื่องมือ

มีเครื่องมือพินหลายชนิดที่ใช้สำหรับงานต่างๆ กัน

ส่วนประกอบต่างๆ ของIntel Parallel Studioใช้ pintools อย่างมากสำหรับการดีบักหน่วยความจำ การวิเคราะห์ประสิทธิภาพ การวิเคราะห์ความถูกต้องของการทำงาน แบบมัลติเธรดและการเตรียมการสำหรับการประมวลผลแบบขนาน
Intel Software Development Emulatorเป็นเครื่องมือขนาดเล็กที่ช่วยให้สามารถพัฒนาแอปพลิเคชันโดยใช้ส่วนขยายชุดคำสั่งที่ยังไม่ได้นำมาใช้ในฮาร์ดแวร์ในปัจจุบัน
CMP$IMเป็นโปรไฟล์แคชที่สร้างขึ้นโดยใช้ pin ^{[ 4 ]}
PinPlayช่วยให้สามารถบันทึกและเล่นซ้ำการทำงานของโปรแกรมมัลติเธรดภายใต้ pin ได้อย่างแม่นยำ การบันทึกการทำงานของโปรแกรมช่วยให้นักพัฒนาสามารถเอาชนะความไม่แน่นอนที่มีอยู่ในมัลติเธรดได้^{[ 5 ]}
โปรแกรม Pin มาพร้อมกับเครื่องมือตัวอย่างมากมายที่ใช้ประโยชน์จากความสามารถของมัน เครื่องมือเหล่านี้ได้รับอนุญาตภายใต้ใบอนุญาตแบบ BSD

ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากเครื่องมือปักหมุด

มีเครื่องมืออื่นๆ อีกมากมายที่ใช้ในการรวบรวมการใช้ทรัพยากรของโปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่บนระบบ เช่นเครื่องมือ strapon ของBell Lab และเครื่องมือ Dyninstเป็นต้น เครื่องมือของ Bell Labใช้เทคโนโลยี strap on ซึ่งเรียกใช้เครื่องมือเพื่อรวบรวมทรัพยากรไปพร้อมกับโปรแกรม แต่เครื่องมือนี้ใช้งานได้กับโปรแกรมที่อนุญาตให้โปรแกรมอื่นๆ ทำงานพร้อมกันได้เท่านั้น^{[ 6 ]}นอกจากนี้ เครื่องมือ Dyninst ยังใช้การเขียนไบนารีใหม่ของคำสั่งที่สามารถเรียกใช้งานได้และคำสั่งที่ใช้งานได้ภายในโปรแกรมเพื่อตรวจสอบการใช้ทรัพยากร และมีประสิทธิภาพมาก อย่างไรก็ตาม มันไม่เสถียรมากเนื่องจากเป็นเครื่องมือที่ค่อนข้างใหม่และอาจเกิดข้อผิดพลาดกับโปรแกรมขนาดใหญ่^{[ 7 ]} สุดท้าย เครื่องมือ Intel Pin ใช้การตรวจสอบไบนารีแบบคงที่และเรียกใช้โปรแกรมเป็นส่วนหนึ่งของตัวเองในขณะที่ติดตามทรัพยากรทั้งหมด^{[ 8 ]}แนวทางนี้เหมาะสมกว่าสำหรับโปรแกรมป้องกันไวรัส เนื่องจากสามารถเรียกใช้กระบวนการทั้งหมดภายใต้ตัวเองได้อย่างง่ายดาย และสามารถฆ่าโปรแกรมได้หากถึงขีดจำกัดสูงสุดที่กำหนดโดยโปรแกรมป้องกันไวรัส

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

^ " รางวัลซอฟต์แวร์ภาษาโปรแกรม " www.sigplan.org
^การวิเคราะห์โปรแกรมแบบขนานด้วย Pin
^ปักหมุด: การสร้างเครื่องมือวิเคราะห์โปรแกรมแบบกำหนดเองด้วยการวัดค่าแบบไดนามิก
^ CMP$im: โปรแกรมจำลองแคชมัลติคอร์แบบเรียลไทม์โดยใช้พิน
^ PinPlay: เฟรมเวิร์กสำหรับการเล่นซ้ำแบบกำหนดได้และการวิเคราะห์ที่ทำซ้ำได้ของโปรแกรมแบบขนาน
^ Gupta, Chandrashekhar (2007). "การสร้างผลิตภัณฑ์และโซลูชันที่ปลอดภัย". Bell Labs Technical Journal . 12 (3): 21-38. doi : 10.1002/bltj.20247 . S2CID 30412754 .
^ Lee, Schulz (2007). "การวัดค่าไบนารีแบบไดนามิกและการรวมข้อมูลบนระบบขนาดใหญ่" วารสารการ เขียนโปรแกรมแบบขนานนานาชาติ35 (3): 207– 232. doi : 10.1007/s10766-007-0036-3 . S2CID 6653468 .
^ Bach, M.; Charney, M.; Cohn, R.; Demikhovsky, E.; Devor, T.; Hazelwood, K.; Jaleel, A.; Luk, Chi-Keung; Lyons, G. (มีนาคม 2010). "การวิเคราะห์โปรแกรมแบบขนานด้วย PIN". Computer . 43 (3): 34– 41. doi : 10.1109/MC.2010.60 . ISSN 0018-9162 . S2CID 15155077 .

ลิงก์ภายนอก

ปักหมุด: หน้าหลักของเครื่องมือตรวจสอบไบนารีแบบไดนามิก
Pinheadsคือรายชื่อผู้รับจดหมายสำหรับชุมชนผู้ใช้ Pin
การตรวจจับข้อผิดพลาดแบบอ่านก่อนเขียน (แบบเดียวกับ Valgrind)
Pin++คือเฟรมเวิร์กสำหรับการสร้าง Pintools

[1] " รางวัลซอฟต์แวร์ภาษาโปรแกรม " www.sigplan.org

[2] การวิเคราะห์โปรแกรมแบบขนานด้วย Pin

[3] ปักหมุด: การสร้างเครื่องมือวิเคราะห์โปรแกรมแบบกำหนดเองด้วยการวัดค่าแบบไดนามิก

[4] CMP$im: โปรแกรมจำลองแคชมัลติคอร์แบบเรียลไทม์โดยใช้พิน

[5] PinPlay: เฟรมเวิร์กสำหรับการเล่นซ้ำแบบกำหนดได้และการวิเคราะห์ที่ทำซ้ำได้ของโปรแกรมแบบขนาน

[6] Gupta, Chandrashekhar (2007). "การสร้างผลิตภัณฑ์และโซลูชันที่ปลอดภัย". Bell Labs Technical Journal . 12 (3): 21-38. doi : 10.1002/bltj.20247 . S2CID 30412754 .

[7] Lee, Schulz (2007). "การวัดค่าไบนารีแบบไดนามิกและการรวมข้อมูลบนระบบขนาดใหญ่" วารสารการ เขียนโปรแกรมแบบขนานนานาชาติ35 (3): 207– 232. doi : 10.1007/s10766-007-0036-3 . S2CID 6653468 .

[8] Bach, M.; Charney, M.; Cohn, R.; Demikhovsky, E.; Devor, T.; Hazelwood, K.; Jaleel, A.; Luk, Chi-Keung; Lyons, G. (มีนาคม 2010). "การวิเคราะห์โปรแกรมแบบขนานด้วย PIN". Computer . 43 (3): 34– 41. doi : 10.1109/MC.2010.60 . ISSN 0018-9162 . S2CID 15155077 .

ใน ปี

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]