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- html - 在 :hover and :active? 上具有不同效果的 CSS 动画
- html - 相对于居中的 html 内容固定的 CSS 重复背景?
tl; dr :我有两个用Clang编译的功能等效的C代码(事实是C代码并不重要;我认为只是汇编很有趣),而IACA告诉我,应该更快一些,但我不明白为什么,我的基准测试显示这两个代码具有相同的性能。
我有以下C代码(暂时忽略#include "iacaMarks.h"
,IACA_START
和IACA_END
):
参考c:
#include "iacaMarks.h"
#include <x86intrin.h>
#define AND(a,b) _mm_and_si128(a,b)
#define OR(a,b) _mm_or_si128(a,b)
#define XOR(a,b) _mm_xor_si128(a,b)
#define NOT(a) _mm_andnot_si128(a,_mm_set1_epi32(-1))
void sbox_ref (__m128i r0,__m128i r1,__m128i r2,__m128i r3,
__m128i* r5,__m128i* r6,__m128i* r7,__m128i* r8) {
__m128i r4;
IACA_START
r3 = XOR(r3,r0);
r4 = r1;
r1 = AND(r1,r3);
r4 = XOR(r4,r2);
r1 = XOR(r1,r0);
r0 = OR(r0,r3);
r0 = XOR(r0,r4);
r4 = XOR(r4,r3);
r3 = XOR(r3,r2);
r2 = OR(r2,r1);
r2 = XOR(r2,r4);
r4 = NOT(r4);
r4 = OR(r4,r1);
r1 = XOR(r1,r3);
r1 = XOR(r1,r4);
r3 = OR(r3,r0);
r1 = XOR(r1,r3);
r4 = XOR(r4,r3);
*r5 = r1;
*r6 = r4;
*r7 = r2;
*r8 = r0;
IACA_END
}
*r5
和
*r6
的XOR的结果):
#include "iacaMarks.h"
#include <x86intrin.h>
#define AND(a,b) _mm_and_si128(a,b)
#define OR(a,b) _mm_or_si128(a,b)
#define XOR(a,b) _mm_xor_si128(a,b)
#define NOT(a) _mm_andnot_si128(a,_mm_set1_epi32(-1))
void sbox_resched (__m128i r0,__m128i r1,__m128i r2,__m128i r3,
__m128i* r5,__m128i* r6,__m128i* r7,__m128i* r8) {
__m128i r4;
IACA_START
r3 = XOR(r3,r0);
r4 = r1;
r1 = AND(r1,r3);
r4 = XOR(r4,r2);
r1 = XOR(r1,r0);
r0 = OR(r0,r3);
r0 = XOR(r0,r4);
r4 = XOR(r4,r3);
r3 = XOR(r3,r2);
r2 = OR(r2,r1);
r2 = XOR(r2,r4);
r4 = NOT(r4);
r4 = OR(r4,r1);
r1 = XOR(r1,r3);
r1 = XOR(r1,r4);
r3 = OR(r3,r0);
*r7 = r2;
*r8 = r0;
*r5 = XOR(r1,r3); // This two lines are different
*r6 = XOR(r4,r3); // (no more temporary variables)
IACA_END
}
-O3 -march=native
标志(我省略了生成的汇编代码,因为它们可以在下面的IACA输出中找到,但是如果希望直接将它们放在这里,问我,我将其添加)。我对这两个代码进行了基准测试,发现它们之间没有任何性能差异。出于好奇,我对它们执行了IACA,而令我惊讶的是,它说第一个版本需要6个周期才能运行,第二个版本需要7个周期。
dada@dada-ubuntu ~/perf % clang -O3 -march=native -c ref.c && ./iaca -arch SKL ref.o
Intel(R) Architecture Code Analyzer Version - v3.0-28-g1ba2cbb build date: 2017-10-23;16:42:45
Analyzed File - ref_iaca.o
Binary Format - 64Bit
Architecture - SKL
Analysis Type - Throughput
Throughput Analysis Report
--------------------------
Block Throughput: 6.00 Cycles Throughput Bottleneck: FrontEnd
Loop Count: 23
Port Binding In Cycles Per Iteration:
--------------------------------------------------------------------------------------------------
| Port | 0 - DV | 1 | 2 - D | 3 - D | 4 | 5 | 6 | 7 |
--------------------------------------------------------------------------------------------------
| Cycles | 6.0 0.0 | 6.0 | 1.3 0.0 | 1.4 0.0 | 4.0 | 6.0 | 0.0 | 1.4 |
--------------------------------------------------------------------------------------------------
DV - Divider pipe (on port 0)
D - Data fetch pipe (on ports 2 and 3)
F - Macro Fusion with the previous instruction occurred
* - instruction micro-ops not bound to a port
^ - Micro Fusion occurred
# - ESP Tracking sync uop was issued
@ - SSE instruction followed an AVX256/AVX512 instruction, dozens of cycles penalty is expected
X - instruction not supported, was not accounted in Analysis
| Num Of | Ports pressure in cycles | |
| Uops | 0 - DV | 1 | 2 - D | 3 - D | 4 | 5 | 6 | 7 |
-----------------------------------------------------------------------------------------
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm4, xmm3, xmm0
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpand xmm5, xmm4, xmm1
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm1, xmm2, xmm1
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm5, xmm5, xmm0
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpor xmm0, xmm3, xmm0
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm0, xmm0, xmm1
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm1, xmm4, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpxor xmm3, xmm4, xmm2
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpor xmm2, xmm5, xmm2
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm2, xmm2, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpcmpeqd xmm4, xmm4, xmm4
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm1, xmm1, xmm4
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpor xmm1, xmm5, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpxor xmm4, xmm5, xmm3
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpor xmm3, xmm0, xmm3
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm4, xmm4, xmm3
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpxor xmm4, xmm4, xmm1
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm1, xmm1, xmm3
| 2^ | | | 0.3 | 0.3 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rdi], xmm4
| 2^ | | | 0.3 | 0.3 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rsi], xmm1
| 2^ | | | 0.3 | 0.3 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rdx], xmm2
| 2^ | | | 0.3 | 0.3 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rcx], xmm0
Total Num Of Uops: 26
dada@dada-ubuntu ~/perf % clang -O3 -march=native -c resched.c && ./iaca -arch SKL resched.o
Intel(R) Architecture Code Analyzer Version - v3.0-28-g1ba2cbb build date: 2017-10-23;16:42:45
Analyzed File - resched_iaca.o
Binary Format - 64Bit
Architecture - SKL
Analysis Type - Throughput
Throughput Analysis Report
--------------------------
Block Throughput: 7.00 Cycles Throughput Bottleneck: Backend
Loop Count: 22
Port Binding In Cycles Per Iteration:
--------------------------------------------------------------------------------------------------
| Port | 0 - DV | 1 | 2 - D | 3 - D | 4 | 5 | 6 | 7 |
--------------------------------------------------------------------------------------------------
| Cycles | 6.0 0.0 | 6.0 | 1.3 0.0 | 1.4 0.0 | 4.0 | 6.0 | 0.0 | 1.3 |
--------------------------------------------------------------------------------------------------
DV - Divider pipe (on port 0)
D - Data fetch pipe (on ports 2 and 3)
F - Macro Fusion with the previous instruction occurred
* - instruction micro-ops not bound to a port
^ - Micro Fusion occurred
# - ESP Tracking sync uop was issued
@ - SSE instruction followed an AVX256/AVX512 instruction, dozens of cycles penalty is expected
X - instruction not supported, was not accounted in Analysis
| Num Of | Ports pressure in cycles | |
| Uops | 0 - DV | 1 | 2 - D | 3 - D | 4 | 5 | 6 | 7 |
-----------------------------------------------------------------------------------------
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm4, xmm3, xmm0
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpand xmm5, xmm4, xmm1
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm1, xmm2, xmm1
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm5, xmm5, xmm0
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpor xmm0, xmm3, xmm0
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm0, xmm0, xmm1
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm1, xmm4, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpxor xmm3, xmm4, xmm2
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpor xmm2, xmm5, xmm2
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm2, xmm2, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpcmpeqd xmm4, xmm4, xmm4
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm1, xmm1, xmm4
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpor xmm1, xmm5, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpxor xmm4, xmm5, xmm3
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpor xmm3, xmm0, xmm3
| 2^ | | | 0.3 | 0.4 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rdx], xmm2
| 2^ | | | 0.3 | 0.3 | 1.0 | | | 0.4 | vmovdqa xmmword ptr [rcx], xmm0
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm0, xmm4, xmm3
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpxor xmm0, xmm0, xmm1
| 2^ | | | 0.4 | 0.3 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rdi], xmm0
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm0, xmm1, xmm3
| 2^ | | | 0.3 | 0.4 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rsi], xmm0
Total Num Of Uops: 26
Analysis Notes:
Backend allocation was stalled due to unavailable allocation resources.
xmm0
,从而引入了依赖性。但是由于这些写操作是独立的,所以我希望CPU为它们使用不同的物理寄存器。但是,我无法真正证明这一理论。另外,如果像这样使用两次
xmm0
是一个问题,我希望Clang对其中一条指令使用不同的寄存器(特别是因为这里的寄存器压力很低)。
最佳答案
弄清楚为什么第二个代码是后端绑定的,需要大量的手动分析,因为IACA发出的输出太原始了,尽管信息非常丰富。请注意,IACA发出的迹线对于分析循环特别有用,它们对于理解如何执行直线指令序列(这没有用)也很有用,但是发出的迹线需要进行不同的解释。贯穿此答案的其余部分,我将介绍我对循环场景的分析,这比较困难。
您发出跟踪而没有将代码放入循环的事实会影响以下因素:
vpcmpeqd
吊出循环。 dec/jnz
或同等的循环开销(可以将其宏融合到端口6的单个uop中)。 jmp
或
dec/jnz
使其成为循环不是问题:它将始终在端口6上执行,任何矢量指令都不会使用它。这意味着跳转指令将不会在端口6上争用,也不会消耗调度程序uop带宽,否则该带宽将被其他指令使用。但是,这可能会在问题/重命名阶段(每个周期不超过4个融合域uops)影响资源分配器的带宽,但这在我将要讨论的特定情况下并不重要。
| Num Of | Ports pressure in cycles | |
| Uops | 0 - DV | 1 | 2 - D | 3 - D | 4 | 5 | 6 | 7 |
-----------------------------------------------------------------------------------------
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm4, xmm3, xmm0
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpand xmm5, xmm4, xmm1
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm1, xmm2, xmm1
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm5, xmm5, xmm0
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpor xmm0, xmm3, xmm0
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm0, xmm0, xmm1
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm1, xmm4, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpxor xmm3, xmm4, xmm2
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpor xmm2, xmm5, xmm2
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm2, xmm2, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpcmpeqd xmm4, xmm4, xmm4
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm1, xmm1, xmm4
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpor xmm1, xmm5, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpxor xmm4, xmm5, xmm3
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpor xmm3, xmm0, xmm3
| 2^ | | | 0.3 | 0.4 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rdx], xmm2
| 2^ | | | 0.3 | 0.3 | 1.0 | | | 0.4 | vmovdqa xmmword ptr [rcx], xmm0
| 1 | 1.0 | | | | | | | | vpxor xmm0, xmm4, xmm3
| 1 | | 1.0 | | | | | | | vpxor xmm0, xmm0, xmm1
| 2^ | | | 0.4 | 0.3 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rdi], xmm0
| 1 | | | | | | 1.0 | | | vpxor xmm0, xmm1, xmm3
| 2^ | | | 0.3 | 0.4 | 1.0 | | | 0.3 | vmovdqa xmmword ptr [rsi], xmm0
(it, in)
表示法来标识特定的融合uop,其中
it
是从零开始的循环迭代数,而
in
是从零开始的uop数。 IACA跟踪的最重要部分是显示(11,5)的流水线阶段的部分:
11| 5|vpxor xmm0, xmm0, xmm1 : | | | | | | | | | | | | | |
11| 5| TYPE_OP (1 uops) : | | | | | |_A--------------------dw----R-------p | | | | |
关于performance - 两个看似等效的汇编代码之间的性能差异,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/51723837/
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关闭。这个问题需要多问focused 。目前不接受答案。 想要改进此问题吗?更新问题,使其仅关注一个问题 editing this post . 已关闭 4 年前。 Improve this ques
我是一名优秀的程序员,十分优秀!