cpu-architecture 相关问题

我尝试了两种几乎相同的计算前缀和的方法，发现它们编译后有显着差异。编译选项是-O2。首先： #包括我尝试了两种几乎相同的计算前缀和的方法，发现它们编译后有显着差异。编译选项是-O2。第一： #include <numeric> #include <algorithm> int main() { unsigned a[5000]; std::iota(a, a + 5000, 0); for (int k = 0; k < 1'000'000; k++) for (int i = 1; i < 5000; i++) a[i] += a[i - 1]; return *std::min_element(a, a + 5000); } 第二个： #include <numeric> #include <algorithm> int main() { unsigned a[5000]; std::iota(a, a + 5000, 0); for (int k = 0; k < 1'000'000; k++) for (int i = 0; i + 1 < 5000; i++) a[i + 1] += a[i]; return *std::min_element(a, a + 5000); } 在编译器资源管理器中编译器中出现此异常的原因可能是什么？在版本 2 中我们看到 GCC 已经做到了这一点， .L4: add edx, DWORD PTR [rax] add rax, 4 mov DWORD PTR [rax-4], edx cmp rcx, rax jne .L4 因此在 edx 中累积值，向其中添加一个新元素并将累积和存储到内存中。这很好，这里没有问题。在版本1中我们看到GCC已经做到了这一点， .L4: mov edx, DWORD PTR [rax-4] add DWORD PTR [rax], edx add rax, 4 cmp rax, rcx jne .L4 这里再次加载之前存储的部分和，然后将其添加到当前元素中。这不好，存在通过内存的循环携带依赖，将存储+重新加载的延迟置于关键路径上。在各种 CPU 上，每次迭代可能有 5 或 6 个周期。在版本 2 中，类似的依赖关系通过 edx 而不是通过内存，这在每个 CPU 上都非常高效，让循环每次迭代执行接近 1.5 个周期。基于该效果，预计性能差异约为 4 倍。在某些较新的 CPU 上，如果 CPU 在这种情况下可以使用内存重命名（零延迟存储来加载转发），那么效果可能不会那么糟糕。然而，关于英特尔 Ice Lake，Agner Fog 写道：快进功能在以下情况下不起作用根据我的测试，以下情况： ... 读取-修改-写入指令我们这里确实有一个读取-修改-写入指令，所以这可能不好。对于 AMD 风格的内存重命名，显然内存操作数必须完全匹配（不仅仅是计算的地址，而是指定的方式），我们这里没有，所以它可能也不好。我不知道为什么 GCC 会以如此不同的方式编译这两个版本。也许有一个原因，但我只是想不到，但也许这只是运气不好。

c++ performance assembly gcc cpu-architecture

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