nw/dev/dev_Profile.h

/*---------------------------------------------------------------------------*
  Project:  NintendoWare
  File:     dev_Profile.h

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  $Revision: 31311 $
 *---------------------------------------------------------------------------*/

#ifndef NW_DEV_PROFILE_H_
#define NW_DEV_PROFILE_H_

#include <nw/types.h>
#include <nw/os/os_Memory.h>
#include <nw/ut/ut_Preprocessor.h>
#include <nw/ut/ut_MoveArray.h>
#include <nw/dev/dev_Utility.h>

#if defined(NW_PLATFORM_CTR)
  #include <nn/os.h>
#endif


namespace nw
{
namespace dev
{

class AutoProfile;

#ifdef NW_DEV_ENABLED

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        プロファイル結果を保存するためのクラスです。
//---------------------------------------------------------------------------
class ProfileManager
{
private:
    NW_DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(ProfileManager);

public:
    //! @brief プロファイル結果です。
    struct Report
    {
        //! @brief コンストラクタです。
        Report()
            : name(NULL),
              elapsedTime(0),
              callCount(0),
              maxElapsedTime(0),
              minElapsedTime(0),
              iCacheMiss(0),
              dCacheReadMiss(0),
              dCacheWriteMiss(0)
        {}

        const char* name; //!< プロファイルの名前です。
        s64 elapsedTime; //!< 経過時間です。
        s32 callCount; //!< 呼び出し回数です。
        s64 maxElapsedTime; //!< 最大の経過時間です。
        s64 minElapsedTime; //!< 最小の経過時間です。
        u64 iCacheMiss; //!< 命令キャッシュミス数です。
        u64 dCacheReadMiss; //!< データキャッシュリードミス数です。
        u64 dCacheWriteMiss; //!< データキャッシュライトミス数です。
    };

    //! @brief ログの出力形式の定義です。
    enum ExportFormat
    {
        CSV, //!< コンマ区切り形式です。
        CHART //!< チャート形式です。
    };

    //! @brief ログの出力精度の定義です。
    enum Accuracy
    {
        MILI_SECOND, //!< ミリセコンドです。
        MICRO_SECOND //!< マイクロセコンドです。
    };

    //! @brief 計測を行う項目です。
    enum Mode
    {
        NONE = 0x0, //!< 計測を行いません。
        TIMER = 0x1 << 0, //!< タイマーです。
        I_CACHE_MISS = 0x1 << 1, //!< 命令キャッシュミスです。
        D_CACHE_READ_MISS = 0x1 << 2, //!< データキャッシュミスです。
        D_CACHE_WRITE_MISS = 0x1 << 3 //!< データキャッシュミスです。
    };

    //! @brief 設定内容です。
    struct Description
    {
        //! @brief コンストラクタです。
        Description()
            : maxReport(DEFAULT_MAX_REPORT),
              exportFormat(CHART),
              accuracy(MILI_SECOND),
              mode(TIMER)
        {}

        s32 maxReport; //!< レポートの最大数です。
        ExportFormat exportFormat; //!< 出力形式です。
        Accuracy accuracy; //!< 出力精度です。
        u32 mode; //!< 計測を行う項目です。

    };

    //! @brief プロファイルマネージャーを生成します。
    //!
    //! @param[in]    description 設定内容です。
    //! @param[in]    allocator アロケータです。
    //!
    //! @return       生成されたプロファイルマネージャーです。
    //!
    static ProfileManager* CreateProfileManager(
        ProfileManager::Description& description,
        os::IAllocator* allocator);

    //! @brief プロファイルマネージャーを破棄します。
    //!
    //! @param[in]    allocator アロケータです。
    //!
    void Destroy(os::IAllocator* allocator);

    //----------------------------------------
    //! @name 取得／設定
    //@{

    //! @brief マネージャーにレポートを追加します。
    bool AddReport(const Report& report);

    //! @brief レポートを比較してマネージャーに追加します。
    bool StoreReport(const Report& report);

    //! @brief 保存したレポートを削除します。
    void ClearReports();

    //! @brief レポートのリストを表します。
    typedef ut::MoveArray<Report> ReportArray;

    //! @brief レポートのリストの範囲を表す型の定義です。
    typedef std::pair<
        ReportArray::iterator,
        ReportArray::iterator> ReportRange;

    //! @brief レポートのリストの先頭と末尾を取得します。
    ReportRange GetReports()
    {
        return std::make_pair(
            m_Reports.begin(),
            m_Reports.end());
    }

    //! @brief レポートの数を取得します。
    int GetReportCount() const { return m_Reports.size(); }

    //! @brief レポートの数を取得します。
    int GetReportCapacity() const { return m_Reports.capacity(); }

    //! @brief 指定したインデックス番号のレポートを取得します。
    Report GetReport(int index)
    {
        return m_Reports[index];
    }

    const ProfileManager::Description& GetDescription() const { return m_Description; }

    //@}

    //! @brief レポートをコンソールに出力します。
    void DumpReports();

private:
    static const int DEFAULT_MAX_REPORT = 50; //!< デフォルトの最大レポート数です。

    static float TickToTime(s64 tick, float accuracy)
    {
#ifdef NW_PLATFORM_CTR
        return
            static_cast<float>(nn::os::Tick(tick).ToTimeSpan().GetNanoSeconds()) / accuracy;
#else
        return static_cast<float>(tick) / accuracy;
#endif
    }

    ProfileManager(
        os::IAllocator* allocator,
        const ProfileManager::Description& description,
        ut::MoveArray<Report> reports);

    ~ProfileManager();

    ProfileManager::Description m_Description;
    ut::MoveArray<Report> m_Reports;
};

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        デストラクタで自動的にプロファイル結果を作成するクラスです。
//---------------------------------------------------------------------------
class AutoProfile
{
private:
    NW_DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(AutoProfile);

public:
    //! @brief コンストラクタです。
    AutoProfile(const char* name, ProfileManager* profileManager);

    //! @brief デストラクタです。
    ~AutoProfile();

private:
    s64 GetTime();

    ProfileManager* m_ProfileManager;
    ProfileManager::Report m_Report;
    s64 m_Time;
    u64 m_ICacheMiss;
    u64 m_DCacheReadMiss;
    u64 m_DCacheWriteMiss;
};

//---------------------------------------------------------------------------
//! @brief        ProfileManager を管理するクラスです。
//!               ProfileCenter は必要に応じて作り直してください。
//---------------------------------------------------------------------------
class ProfileCenter
{
private:
    NW_DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(ProfileCenter);

public:
    //! @brief プロファイルの管理クラスを初期化します。
    static void Initialize(int maxReport, os::IAllocator* allocator);

    //! @brief プロファイルの管理クラスを削除します。
    static void Finalize(os::IAllocator* allocator);

    //! @brief プロファイルマネージャーを設定します。
    static void SetProfileManager(ProfileManager* profile)
    {
        ProfileCenter::GetInstance().SetProfileManagerInternal(profile);
    }

    //! @brief プロファイルマネージャーを取得します。
    static ProfileManager* GetProfileManager()
    {
        return ProfileCenter::GetInstance().GetProfileManagerInternal();
    }

private:
    void SetProfileManagerInternal(ProfileManager* profileManager)
    {
        this->m_ProfileManager = profileManager;
    }

    ProfileManager* GetProfileManagerInternal()
    {
        return m_ProfileManager;
    }

    //! @brief インスタンスを取得します。
    //!
    //! @return シングルトンのインスタンスを返します。
    static ProfileCenter& GetInstance()
    {
        NW_NULL_ASSERT(m_Instance);
        return *m_Instance;
    }

    ProfileCenter()
        : m_ProfileManager(NULL)
    {}

    static ProfileCenter* m_Instance;
    ProfileManager* m_ProfileManager;
};

#else

class ProfileManager
{
    struct Description
    {
        Description(){}
    };

    enum ExportFormat
    {
        CSV,
        CHART
    };

    enum Accuracy
    {
        MILI_SECOND,
        MICRO_SECOND
    };

    enum Mode
    {
        NONE,
        TIMER,
        I_CACHE_MISS,
        D_CACHE_READ_MISS,
        D_CACHE_WRITE_MISS
    };

    struct Report
    {
        Report(){}
    };

    static ProfileManager singleton;
    ProfileManager* CreateProfileManager(
        ProfileManager::Description&,
        os::IAllocator*)
    {
        return &singleton;
    }

    void Destroy(os::IAllocator*){};

    bool AddReport(Report){ return false; }

    bool StoreReport(Report){ return false; }

    void ClearReports(){}

    s64 GetProfileTime() const { return 0; }

    void SetProfileTime(s64) {}

    typedef ut::MoveArray<Report> ReportArray;

    typedef std::pair<
        ut::MoveArray<Report>::iterator,
        ut::MoveArray<Report>::iterator> ReportRange;

    ReportRange GetReports()
    {
        return ReportRange();
    }

    int GetReportCount() const { return 0; }

    Report GetReport(int) { return Report(); }

    void DumpReports(){}

private:
    ProfileManager(){}
    ~ProfileManager(){}

private:
};

class AutoProfile
{
public:
    AutoProfile(const char*, ProfileManager*){}
    ~AutoProfile(){}
};

class ProfileCenter
{
public:

    static void Initialize(int, os::IAllocator*){}

    static void Finalize(os::IAllocator*){}

    static void SetProfileManager(ProfileManager*){}

    static ProfileManager* GetProfileManager() { return NULL; }
};

#endif // NW_DEV_ENABLED

// 非公開クラス。テスト用に間借り場所を間借り中。
namespace internal {

    template <int MaxTag>
    class StopWatch
    {
    public:
        //! @brief        コンストラクタです。
        StopWatch()
        {
        #if defined(NW_PLATFORM_CTR)
            nn::os::Tick startTick = nn::os::Tick::GetSystemCurrent();
            nn::os::Tick endTick   = nn::os::Tick::GetSystemCurrent();
            m_OverHead = endTick - startTick;
        #endif
        }

        //! @brief        計測を開始します。
        void Start()
        {
        #if defined(NW_PLATFORM_CTR)
            for (int i = 0; i <= MaxTag; ++i)
            {
                m_Ticks[ i ] = ::nn::os::Tick(0);
            }
            m_SplitTick = nn::os::Tick::GetSystemCurrent();
        #endif
        }

        //! @brief        途中経過を記録します。
        void Split(s32 tag = 0)
        {
            NW_ASSERT(tag < MaxTag);
            NW_UNUSED_VARIABLE(tag);

        #if defined(NW_PLATFORM_CTR)
            nn::os::Tick current = nn::os::Tick::GetSystemCurrent();
            m_Ticks[ tag ] += current - m_SplitTick - m_OverHead;
            m_SplitTick = nn::os::Tick::GetSystemCurrent();
        #endif
        }

        //! @brief        計測を停止します。
        void Stop()
        {
        #if defined(NW_PLATFORM_CTR)
            nn::os::Tick prev = m_SplitTick;
            m_SplitTick = nn::os::Tick::GetSystemCurrent();
            m_Ticks[ MaxTag ] += m_SplitTick - prev - m_OverHead;
        #endif
        }

        //! @brief        計測結果のレポートを出力します。
        void Report() const
        {
        #if defined(NW_PLATFORM_CTR)

            nn::os::Tick total;

            for (int i = 0; i <= MaxTag; ++i)
            {
                total += m_Ticks[i];

                if (static_cast<s64>(m_Ticks[i]) == 0) { continue; }
                if (i == MaxTag) { continue; } // MaxTag は予約タグ

                NW_DEV_LOG("%d : %6.2f us\n", i, static_cast<float>( m_Ticks[i].ToTimeSpan().GetNanoSeconds() ) / 1000.0f );
            }

            NW_DEV_LOG("Total : %6.2f us\n", static_cast<float>( total.ToTimeSpan().GetNanoSeconds() ) / 1000.0f );
        #endif
        }

    private:
    #if defined(NW_PLATFORM_CTR)
        ::nn::os::Tick m_Ticks[MaxTag + 1];
        ::nn::os::Tick m_SplitTick;
        ::nn::os::Tick m_OverHead;
    #endif
    };
} // namespace internal


} // namespace nw::dev
} // namespace nw

#endif // NW_DEV_PROFILE_H_