ljz
7611f13208
相较上一版 Jacobian 确定性复用更新，本次补齐事件边界一致性、结果两侧采样及接触事件定位；保留已有物性复用和组件力学公式。 - 统一 UD00 信号求值与下一事件查询的绝对时间边界，修复循环边界浮点舍入导致的阶段错位、重复或漏报，并覆盖零时长、多阶段及长周期场景。 - 引入原生输出语义 v2：保留规则网格真实时间，补充内部时间事件和状态事件的左邻及事件后采样，按保存时间、状态和离散模式重放结果。 - 两条代码生成路径均发出 LSTP 接触描述，默认定位间隙过零及非负力模式的力截断；仅在接受事件时更新防重复记录，增加 contactEvents 诊断计数。 - 补充 MASS/LSTP 独立事件实验、八路全曲线与驱动阶段配对评估，以及 Amesim 不连续点输出对照和力差定位报告；MASS 新增释放机制仍保留为独立实验。 - 保存局部 probe、context 访问与回退、shadow replay、R288 real skip/typed replay 及阀门数值尾部诊断工具和报告；未证明净收益的实验不启用为生产默认优化。 - 更新原生运行说明和元件建模规范，补充信号边界、输出语义、接触事件和实验依赖回归测试。 验证：五组专项回归共 34 项全部通过；37 个待提交 Python 文件语法检查通过；git diff --cached --check 通过。
145 lines
15 KiB
Python
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Python
"""Summarize independent serial measurements; audit times are never performance data."""
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from pathlib import Path
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import json,statistics
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import real_skip_experiment as experiment
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OUT=experiment.OUT
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def load(path):return json.loads(path.read_text(encoding='utf-8'))
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def write(path,value):experiment.write(path,value)
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def compare_bytes(actual,reference):
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offset=0
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with actual.open('rb') as a,reference.open('rb') as b:
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while True:
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x=a.read(1024*1024);y=b.read(1024*1024)
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if x!=y:
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local=next((i for i,(u,v) in enumerate(zip(x,y)) if u!=v),min(len(x),len(y)))
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different=offset+local
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record={'file':str(actual),'reference':str(reference),'firstByte':different}
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if actual.name=='jacobians.bin':
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width=(1+132+132*132)*8;j,within=divmod(different,width);element=within//8
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record.update(jacobian=j+1,field='t' if element==0 else 'y' if element<=132 else 'Jacobian',element=element)
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if element>132:record.update(row=(element-133)%132,column=(element-133)//132)
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write(OUT/'first-file-mismatch.json',record)
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raise AssertionError(record)
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if not x:break
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offset+=len(x)
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return offset
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def main():
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checks=[]
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for label in ['audit-control-run','audit-skip-run','audit-forced-reject']:
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for name in ['jacobians','states','outputs','events']:
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ref=experiment.BASE.parent/('all-audit' if name=='jacobians' else 'all-run-0')/(name+'.bin')
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n=compare_bytes(OUT/label/(name+'.bin'),ref)
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checks.append(dict(run=label,field=name,bytes=n,exact=True))
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write(OUT/'byte-comparison.json',checks)
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rows=load(OUT/'performance.json');audit=load(OUT/'audit-skip-run/validation.json');forced=load(OUT/'audit-forced-reject/validation.json')
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assert len(rows)==14 and all(r['exact'] for r in rows)
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a=[r for r in rows if not r['skip']];b=[r for r in rows if r['skip']]
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assert all(r['counters']['realSkips']==896 and r['counters']['nativeOriginalExecutions']==0 and r['counters']['rejects']==0 for r in b)
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def timing(row,key):return row[key] if key in row else row['counters'][key]
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keys=['originalSeconds','validationSeconds','overlayPatchSeconds','commitSeconds','fallbackSeconds','pathSeconds','baselineRecordSeconds','jacobianSeconds','solveCpuSeconds','solveSeconds']
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def stat(values):return dict(median=statistics.median(values),min=min(values),max=max(values))
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summary={side:{k:stat([timing(r,k) for r in rs]) for k in keys} for side,rs in [('control',a),('skip',b)]}
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pairs=[]
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for i in range(1,8):
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c=next(r for r in a if r['label']==f'pair-{i}-control');s=next(r for r in b if r['label']==f'pair-{i}-skip')
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stage=sum(s['counters'][k] for k in ['validationSeconds','overlayPatchSeconds','commitSeconds'])
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pairs.append(dict(pair=i,originalUs=c['counters']['originalSeconds']/896*1e6,replayStagesUs=stage/896*1e6,
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targetNetSavingSeconds=c['counters']['pathSeconds']-s['counters']['pathSeconds'],
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originalMinusReplaySeconds=c['counters']['originalSeconds']-stage,
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incrementalMetadataSeconds=s['counters']['baselineRecordSeconds']-c['counters']['baselineRecordSeconds'],
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jacobianDeltaSeconds=s['jacobianSeconds']-c['jacobianSeconds'],
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integrationCpuDeltaSeconds=s['solveCpuSeconds']-c['solveCpuSeconds'],integrationWallDeltaSeconds=s['solveSeconds']-c['solveSeconds']))
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summary['paired']={k:stat([r[k] for r in pairs]) for k in pairs[0] if k!='pair'}
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summary['pairs']=pairs;write(OUT/'performance-summary.json',summary)
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med=lambda side,k:summary[side][k]['median']
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orig=summary['paired']['originalUs']['median'];replay=summary['paired']['replayStagesUs']['median']
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lines=['# R288 / position16 最小 real skip 实验','',
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'## 结论','',
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'1. **完整求解结果逐位一致。** 0–10 s 全轨迹，896 个 132×132 Jacobian（15,611,904 个元素）及每个 t/y、states、outputs、事件、最终状态与既有基线一致；没有使用数值容差。',
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'2. **896/896 次真实 skip；自然 reject/fallback 为 0。** commit 896 次，原目标 native operation 实际执行 0 次，Reference 双路执行 0 次。',
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f'3. **当前 replay 更贵。** 7 轮中位数：原 operation {orig:.3f} µs/次，validation + overlay/patch + commit {replay:.3f} µs/次（{replay/orig:.2f} 倍）。目标完整路径 control {med("control","pathSeconds")/896*1e6:.3f} µs/次，real skip {med("skip","pathSeconds")/896*1e6:.3f} µs/次。',
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'4. **暂不把这一实现直接扩展到 position52。** 正确性门槛已满足，净收益门槛未满足。应先降低 metadata 采集、事务复制和解释执行成本；本轮不能据此推断 position52 或其他 interval 的收益。','',
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'## 范围与实现','',
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'- 全部改动仅在独立生成的实验 worker 及 `tests/manual`；生产路径、默认开关、property cache 语义、原 whole-context guard 未改动。',
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'- 入口仅为 `lp_color == 6 && region == 288` 的 `case 16`，位于原 `lp_reuse` 失败之后。其他位置继续原执行。',
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'- baseline position16 用单独命名空间的 kernels 采集必需的有序事件 metadata。其他 operation 使用原 kernels，没有全局访问插桩。',
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'- guard 来自已验证的 shadow 源码，构建时校验其 SHA-256，并断言 guard 函数保持一致；唯一变量替换是将原事务入口 count 改为当前真实 probe 入口 count。',
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'- 复制当前 probe 到私有 overlay；按当前 entries 验证 first-match/miss，重定位逻辑 slot，从当前 count 追加。通过后构造地址已转换的有序 write set，再 commit。已有 entries、未写字段和其他 pipe slots 保持原值。',
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'- Observer、capacity/scratch、memo lifetime/value、消费字段、valid、pipe branch、未知副作用/非有限值等原保护条件保留；失败只回退原 operation。',
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'- 性能版不执行 Reference、不导出访问日志或 Jacobian、不逐次比较完整 context。保留运行所需 metadata、严格 guard、overlay/patch、计时和累计计数。','',
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'## 正确性证据','',
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'| 检查 | 结果 |','|---|---:|',
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'| Jacobian、t/y 与既有 all-audit 文件逐字节比较 | 896/896 一致 |',
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'| 每个 Jacobian 的 baseline + 27 group evaluator 出口 | 25,088/25,088 一致 |',
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'| 目标 operation 入口 / 出口 | 896 / 896 一致 |',
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'| 返回状态、dy/w、active property entries 有序字段/valid、全部 pipe slots | 逐位一致 |',
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'| memo 每次 Jacobian 的表内容、owner 绑定、recording 生命周期 | 一致 |',
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'| 所有 probe 的 memo entries 只读检查 | 通过 |',
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'| gas memo 内容、kernel 绑定及计数 | 一致 |',
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'| errno、x87/SSE flags/rounding、warning/observer | 一致 |',
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'| count 差异 / slot relocation 的目标 probe | 638 / 571 |',
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'| 顺序 append | 1,658 |',
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'| PT miss → PT miss / 近零流量无查询 | 829 / 67 |','',
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'Audit 对照来自**独立 control 进程真实执行当前 probe**的出口，约 1.88 GB 二进制数据。跨进程地址比较采用 owner/function 绑定身份，数值字段保持原始位模式；不把 C padding 当成数值。memo 表逐 Jacobian 比较，后续每个 probe 同时检查整表未变。目标入口、出口与所有 group 的完整 evaluator 出口均参与比较。audit 的 I/O 保留并恢复 errno、x87 和 SSE 环境。','',
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'| 求解器计数 | control / real skip |','|---|---:|',
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'| accepted / rejected | 10840 / 918 |','| Newton iterations / convergence failures | 19371 / 798 |',
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'| nfev / njev / nlu | 44467 / 896 / 3106 |','| solverStarts / stateTransitions | 4 / 1 |','',
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'额外负例：每 128 个目标 probe 注入一次晚期 nonfinite-output reject，发生在 overlay 已执行有序更新之后。7 次 reject 均完成无污染检查，fallback/native 原执行各 7 次，commit/skip 各 889 次；全轨迹仍与同一 control 和既有基线逐位一致。没有放宽 guard，也未改变容差。','',
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'## 性能方法与原始数据','',
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'Windows / MinGW GCC，原构建优化选项（`-O3 -ffp-contract=off -fno-fast-math`）。完成正确性和回退测试后单独编译性能 worker；control、skip 各预热一次，再交替串行运行 7 组。表中顺序就是实际顺序。每轮 states/outputs/events 指纹和全部指定求解器计数保持一致，skip 每轮均为 896、reject 0、原执行 0。','',
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'QPC 粗粒度计时；累计整数 tick，积分过程中不做浮点时间换算。validation 包括语义校验所必需的临时有序更新；overlay/patch 包括当前 context 复制及提交 write set 构造；commit 是真实字段写回。完整 target 路径另计，包含调度、计数和额外计时开销。未减去计时器自身成本，未使用 shadow/audit 时间推断性能。','',
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'| 运行顺序 | 原执行 µs/次 | validation µs/次 | overlay/patch µs/次 | commit µs/次 | fallback ms | target 总 ms | baseline pos16 总 ms | Jacobian s | 积分 CPU s | 积分 wall s | skip/reject |',
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'|---|---:|---:|---:|---:|---:|---:|---:|---:|---:|---:|---:|']
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for r in rows:
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c=r['counters'];us=lambda k:c[k]/896*1e6
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lines.append(f'| {r["label"]} | {us("originalSeconds"):.3f} | {us("validationSeconds"):.3f} | {us("overlayPatchSeconds"):.3f} | {us("commitSeconds"):.3f} | {c["fallbackSeconds"]*1e3:.3f} | {c["pathSeconds"]*1e3:.3f} | {c["baselineRecordSeconds"]*1e3:.3f} | {r["jacobianSeconds"]:.6f} | {r["solveCpuSeconds"]:.6f} | {r["solveSeconds"]:.6f} | {c["realSkips"]}/{c["rejects"]} |')
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lines+=['','baseline pos16：control 为原 baseline operation；skip 包含原 baseline operation + 本次 replay 必需 metadata 采集，不能漏算这部分成本。性能各轮没有自然 reject，因此 fallback 总时间为 0；这不代表一次 fallback 的成本为零，本轮未估计该分支的单次性能。','',
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'### 中位数及 min/max','', '| 项目 | control 中位数 [min, max] | real skip 中位数 [min, max] |','|---|---:|---:|']
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for k in keys:
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def cell(side):
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v=summary[side][k];return f'{v["median"]:.9f} [{v["min"]:.9f}, {v["max"]:.9f}]'
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lines.append(f'| {k}（s，896 次累计） | {cell("control")} | {cell("skip")} |')
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lines+=['','### 配对差值','',
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'| 组 | 原计算 − replay 三阶段 ms | target 完整路径净节省 ms | 新增 metadata 采集 ms | Jacobian Δ s | 积分 CPU Δ s | 积分 wall Δ s |','|---|---:|---:|---:|---:|---:|---:|']
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for r in pairs:lines.append(f'| {r["pair"]} | {r["originalMinusReplaySeconds"]*1e3:.3f} | {r["targetNetSavingSeconds"]*1e3:.3f} | {r["incrementalMetadataSeconds"]*1e3:.3f} | {r["jacobianDeltaSeconds"]:.6f} | {r["integrationCpuDeltaSeconds"]:.6f} | {r["integrationWallDeltaSeconds"]:.6f} |')
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paired=summary['paired']
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lines+=['','净节省为正表示节省，Δ = skip − control。','',
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f'- 原计算成本 − replay 三阶段成本：配对中位数 **{paired["originalMinusReplaySeconds"]["median"]*1e3:.3f} ms / 896 次**。',
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f'- target 完整路径净节省：配对中位数 **{paired["targetNetSavingSeconds"]["median"]*1e3:.3f} ms / 896 次**；范围 [{paired["targetNetSavingSeconds"]["min"]*1e3:.3f}, {paired["targetNetSavingSeconds"]["max"]*1e3:.3f}] ms。',
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f'- 此外 baseline metadata 采集增加：配对中位数 **{paired["incrementalMetadataSeconds"]["median"]*1e3:.3f} ms**。',
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f'- Jacobian callback 配对 Δ：中位数 {paired["jacobianDeltaSeconds"]["median"]:.6f} s，范围 [{paired["jacobianDeltaSeconds"]["min"]:.6f}, {paired["jacobianDeltaSeconds"]["max"]:.6f}] s。',
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f'- 积分 wall 配对 Δ：中位数 {paired["integrationWallDeltaSeconds"]["median"]:.6f} s，范围 [{paired["integrationWallDeltaSeconds"]["min"]:.6f}, {paired["integrationWallDeltaSeconds"]["max"]:.6f}] s。',
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'','全局时间受调频、调度和系统负载影响，不能把某轮 Jacobian/积分变快归因于这个 operation。目标路径在全部配对中均更慢，已经足以否定当前实现的局部净收益；本轮不预测整个 local probe 的最终加速比例。','',
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'## 成本解释及下一阶段条件','',
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'原 operation 在现有 Jacobian memo 的只读复用环境下已经很便宜；当前严格 replay 仍要初始化/复制 156,816 B 的 overlay（含完整 memo），解释事件并构造 write set。运行所需有效 metadata 为 2,224–23,344 B，Plan 固定预留 90,224 B，patch 预留 16,384 B。这些是当前隔离实现的实际成本，不是机制理论上的下限。',
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'','因此，本轮证明了目标路径可以安全真实跳过，但没有证明性能优化成立。下一步应先针对事务存储和 metadata 表达做最小化，再重复同样的正确性与交替性能验收；不因 position16 正确就直接扩大到 position52/整个 R475/全部 reuse interval。','',
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'## 复现与证据位置','',
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'运行目录：`test/r288-real-skip-20260917/`。依赖上一轮生成的 local-probe worker、context-access worker 和 shadow-certified 源码；工具链复用原实验配置，不安装依赖。','',
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'```powershell',
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'.venv-win/Scripts/python.exe tests/manual/real_skip_experiment.py prepare --audit',
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'.venv-win/Scripts/python.exe tests/manual/real_skip_experiment.py prepare --audit --skip',
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'.venv-win/Scripts/python.exe tests/manual/real_skip_experiment.py run --audit',
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'.venv-win/Scripts/python.exe tests/manual/real_skip_experiment.py run --audit --skip',
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'.venv-win/Scripts/python.exe tests/manual/real_skip_experiment.py run --audit --skip --label audit-forced-reject --force 128',
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'.venv-win/Scripts/python.exe tests/manual/real_skip_experiment.py prepare',
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'.venv-win/Scripts/python.exe tests/manual/real_skip_experiment.py prepare --skip',
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'.venv-win/Scripts/python.exe tests/manual/real_skip_experiment.py benchmark --pairs 7',
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'.venv-win/Scripts/python.exe tests/manual/analyze_real_skip.py','```','',
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'- `audit-{control,skip}-run/validation.json`：正确性、独立执行计数、完整求解器计数及文件指纹。',
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'- `audit-forced-reject/validation.json`：真实回退及 rollback 检查。',
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'- `byte-comparison.json`：全部 Jacobian/t/y、states、outputs、events 与原始基线的逐字节比较。',
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||
'- `audit-control-run/audit.bin`：所有 group 和目标 operation 的实际执行对照出口。',
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||
'- `performance.json`：14 次按实际顺序记录的原始数据；各轮目录保留独立日志和结果。',
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'- `performance-summary.json`：中位数、min/max 和逐对差值。',
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||
'- `{audit,perf}-{control,skip}/build.json`：源文件哈希、guard 一致性和构建记录。','']
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||
report=Path(__file__).with_name('r288_real_skip_report.md');report.write_text('\n'.join(lines),encoding='utf-8')
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print(json.dumps(summary['paired'],ensure_ascii=False,indent=2));print(report)
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||
if __name__=='__main__':main()
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