Dev Blog

Вимірювання, .NET 10 і Rider ​

Методика вимірювань ​

Час виконання – основна величина для всіх метрик, тому вимірювати його потрібно правильно.

Таймер. У .NET для вимірювання інтервалів використовують клас Stopwatch (https://learn.microsoft.com/dotnet/api/system.diagnostics.stopwatch), а не DateTime.Now: системний годинник може коригуватися під час синхронізації часу, а на деяких системах має точність лише кілька мілісекунд. Властивість Stopwatch.IsHighResolution показує, чи використовується апаратний таймер високої точності. Щоб не створювати об’єкт, використовують статичні методи:

cs
long start = Stopwatch.GetTimestamp();
DoWork();
TimeSpan elapsed = Stopwatch.GetElapsedTime(start);
Console.WriteLine($"{elapsed.TotalMilliseconds:F1} мс");

Конфігурація Release. У конфігурації Debug компілятор не оптимізує код, і програма може працювати в кілька разів повільніше. Усі вимірювання виконують у конфігурації Release (dotnet run -c Release).

Прогрівання. Під час першого виклику методу JIT-компілятор перетворює проміжний код IL на машинний, а багаторівнева компіляція (tiered compilation) згодом повторно оптимізує «гарячі» методи. Тому перший запуск вимірюваного фрагмента виконують без врахування часу.

Кілька запусків. Час коливається через інші процеси, збирач сміття, зміну частоти процесора й температуру. Фрагмент запускають 5–10 разів і беруть медіану – вона стійкіша до окремих викидів, ніж середнє; додатково вказують мінімум, максимум або відносне стандартне відхилення.

Середовище. Під час вимірювань закривають важкі програми, підключають ноутбук до мережі живлення й обирають режим живлення Best performance. Кількість логічних процесорів повертає Environment.ProcessorCount; таблицю прискорення будують для p=1,2,4,… до цього значення, пам’ятаючи, що логічні процесори SMT не дорівнюють фізичним ядрам.

Бібліотека BenchmarkDotNet ​

Для точних порівнянь невеликих фрагментів коду використовують бібліотеку BenchmarkDotNet (https://benchmarkdotnet.org/). Вона сама виконує прогрівання, визначає кількість повторень, запускає тести в окремому процесі й виводить статистику. Пакет додають командою dotnet add package BenchmarkDotNet, методи позначають атрибутом [Benchmark], а запускають у конфігурації Release:

cs
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;

BenchmarkRunner.Run<HarmonicBenchmarks>();

public class HarmonicBenchmarks
{
    [Params(1_000_000, 10_000_000)]
    public int N;

    [Benchmark(Baseline = true)]
    public double Forward()
    {
        double sum = 0;
        for (int k = 1; k <= N; k++) sum += 1.0 / k;
        return sum;
    }

    [Benchmark]
    public double Backward()
    {
        double sum = 0;
        for (int k = N; k >= 1; k--) sum += 1.0 / k;
        return sum;
    }
}

Результатом є таблиця зі стовпцями Mean (середній час), Error, StdDev і Ratio (відношення до базового методу). У цьому курсі BenchmarkDotNet систематично використовується з теми 4, а для вимірювання цілих паралельних програм достатньо Stopwatch з прогріванням і медіаною.

Платформа .NET 10 ​

Практичні роботи модуля 1 виконуються мовою C# 14 на платформі .NET 10 (https://dotnet.microsoft.com/download/dotnet/10.0). Це версія з довготривалою підтримкою (LTS): вийшла 11 листопада 2025 року й підтримується до 14 листопада 2028 року. Станом на вересень 2026 року актуальні середовище виконання .NET 10.0.12 і SDK 10.0.401.

  • SDK (software development kit) містить компілятори, бібліотеки та утиліту dotnet для створення, збирання й запуску програм; потрібен розробникові.
  • Середовище виконання (runtime) лише запускає готові програми; воно входить до складу SDK.

У Windows SDK встановлюють інсталятором із сайту або командою winget install Microsoft.DotNet.SDK.10. Модуль 2 курсу використовує Linux, тому зручно одразу встановити Ubuntu 26.04 LTS у підсистемі WSL2 (Windows Subsystem for Linux) командою wsl --install -d Ubuntu-26.04 (https://learn.microsoft.com/windows/wsl/install). В Ubuntu 26.04 .NET 10 доступний у стандартних пакетах Ubuntu (https://learn.microsoft.com/dotnet/core/install/linux-ubuntu):

bash
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y dotnet-sdk-10.0
dotnet --info

Команда dotnet --info виводить версію SDK, операційну систему, ідентифікатор платформи (RID, наприклад win-x64 або linux-x64) і встановлені середовища виконання (рис. 1.8). Одна й та сама програма .NET запускається в Windows і Linux без змін.

Знімок екрана

Windows Terminal: dotnet --info; top part with SDK 10.0.x, OS, RID, installed runtimes

Рис. 1.8. Інформація про встановлений .NET 10 SDK

Середовище JetBrains Rider ​

Програми мовою C# у курсі створюються в інтегрованому середовищі JetBrains Rider (https://www.jetbrains.com/rider/), яке працює у Windows, Linux і macOS. Для некомерційного використання й навчання Rider доступний безплатно.

Створення рішення. Команда File → New Solution… відкриває діалог нового рішення (рис. 1.9). У списку шаблонів обирають Console, задають назву рішення й проєкту, теку, мову C# і цільову платформу net10.0, потім натискають Create.

Знімок екрана

Rider: File → New Solution… → Console; Solution name Speedup, Framework net10.0, the Create button

Рис. 1.9. Створення консольного рішення в Rider

Конфігурації Debug і Release. Нове рішення має дві конфігурації збирання (build configurations): Debug для налагодження й Release з оптимізацією коду. Поточну конфігурацію обирають у списку на панелі інструментів праворуч. Програму запускають кнопкою Run (Shift+F10) або з налагоджувачем Debug (Shift+F9); виведення з’являється у вікні Run (рис. 1.10).

Знімок екрана

Rider toolbar: configuration drop-down set to Release, Program.cs open, Run tool window with the timing table

Рис. 1.10. Запуск у конфігурації Release

Моніторинг. Під час запуску Rider автоматично відкриває вікно Monitoring (https://www.jetbrains.com/help/rider/Program-Monitoring.html) з графіками завантаження процесора, пам’яті та збирання сміття (рис. 1.11). Воно допомагає побачити, чи справді паралельна програма завантажує всі ядра. У Windows це вікно також виявляє проблеми продуктивності та дозволяє перейти до профілювальника dotTrace.

Знімок екрана

Rider: run the program → Monitoring tool window; CPU and memory charts during the calculation

Рис. 1.11. Моніторинг процесора та пам’яті під час запуску

Програмне забезпечення всього курсу наведено в табл. 1.2.

Таблиця 1.2. Програмне забезпечення курсу

МодульМови, технології та інструменти
1. Спільна пам’ять, C#.NET 10, C# 14, JetBrains Rider; потоки, синхронізація, TPL, PLINQ, канали, SIMD
2. HPC, C++GCC, CMake, Ninja, JetBrains CLion; std::thread, OpenMP, CUDA, ILGPU, Open MPI; Ubuntu 26.04, Slurm
3. Розподілені системисокети, gRPC, CoreWCF, RabbitMQ, Microsoft Orleans, Docker, Kubernetes, Aspire, OpenTelemetry