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c++ - 单独运行的不同执行时间

coder 2024-02-21 原文

我正在创建一个实用程序，用于对不同的重复查找算法进行基准测试。为了准确确定执行时间，我使用了从 here 获得的示例.它基本上是一个函数，返回自 CPU 启动以来经过的 CPU 节拍数。我不是汇编方面的专家，所以我假设/希望代码示例是正确的。

这是我的主要功能的样子。

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{    
    // The size of the array that is going to be tested.
    int Size = 1000000;    
    int * Array = GenerateRandomArray(Size);

    // take a time measurement before.
    __int64 TicksBefore = GetCpuClocks();

    // Insert algorithm to benchmark here.
    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {};

    // take a time measurement afterwords.
    __int64 TicksAfter = GetCpuClocks();

    // calculate the amount of ticks that has passed.
    __int64 TicksElapsed = TicksAfter - TicksBefore;

    cout << "\nThe amount of ticks that has elapsed for this operation is: " << TicksElapsed << endl;    

    return 0;
}

纯粹出于好奇，我的问题是为什么每次运行的运行时间不同？如果我在我的机器上按原样运行它，我得到的时间在 850 到 900 之间，总是 10 的倍数。如果我删除 GenerateRandomArray(Size) 行，那么耗时量 会增加 到 1010 到 1200 之间!这对我来说不是火车粉碎。分布对我来说足够小，我仍然可以从中提取有值(value)的数据。

我真的很好奇为什么会这样。堆栈/堆的状态是否有影响，或者它只是系统中发生的超出我控制范围的中断？

最佳答案

任何滴答级基准测试都对现代处理器上的缓存状态极其敏感(包括 TLB、分支预测器等!)。为了获得一致的结果，您应该运行测试逻辑几次，取 t0，运行逻辑数千次甚至数百万次，然后取 t1、减法和除法。

在 3 GHz CPU 上访问主内存一次可能会花费大约 100 个周期，而缺少 TLB 虚拟地址转换等可能会访问主内存 3 或 4 次!您的大内存分配可能会迫使底层 C/C++ 运行时库通过系统调用从操作系统请求更多虚拟地址空间，这将导致两种模式切换并用操作系统逻辑和数据填充一些缓存。 您需要隔离您想要测试的内容，“预热”您的缓存，并进行大量聚合测量以获得有意义的内容。

还有一点需要注意，现代超标量“乱序”CPU 对“何时”操作在时钟方面有一个非常松散的概念。十几个操作可能在任何给定时间以不同的完整性状态挂起，有时状态会回滚十几个时钟周期，因为错误预测的分支或推测内存读取结果被另一个内核的写入无效。指令可以广泛地重新排序，默认的 RDTSC 指令获取循环计数很容易受到此影响。较新的 RDTSCP 指令是序列化的，这意味着它的顺序是强制执行的，但这实际上会使 CPU 花费几个周期的生产率才能清楚地划分出这条指令之前和之后的内容。

关于c++ - 单独运行的不同执行时间，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/23704405/

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