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我试图测量一段代码的时间,并注意到当我从我的编辑器 QtCreator 中运行程序时,与我从 gnome 终端中启动的 bash shell 运行它时相比,时间快了大约 50ns。我使用 Ubuntu 20.04 作为操作系统。
一个小程序来重现我的问题:
#include <stdio.h>
#include <time.h>
struct timespec now() {
struct timespec now;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &now);
return now;
}
long interval_ns(struct timespec tick, struct timespec tock) {
return (tock.tv_sec - tick.tv_sec) * 1000000000L
+ (tock.tv_nsec - tick.tv_nsec);
}
int main() {
// sleep(1);
for (size_t i = 0; i < 10; i++) {
struct timespec tick = now();
struct timespec tock = now();
long elapsed = interval_ns(tick, tock);
printf("It took %lu ns\n", elapsed);
}
return 0;
}
从 QtCreator 中运行时的输出
It took 84 ns
It took 20 ns
It took 20 ns
It took 21 ns
It took 21 ns
It took 21 ns
It took 22 ns
It took 21 ns
It took 20 ns
It took 21 ns
当在终端内从我的 shell 运行时:
$ ./foo
It took 407 ns
It took 136 ns
It took 74 ns
It took 73 ns
It took 77 ns
It took 79 ns
It took 74 ns
It took 81 ns
It took 74 ns
It took 78 ns
我尝试过的没有任何区别的事情
env -i
下运行来清除终端中的环境最佳答案
只需添加更多迭代,让 CPU 有时间提升到最大时钟速度。 您的“慢”时间是 CPU 处于低功耗空闲时钟速度。
QtCreator 显然在程序运行之前使用了足够的 CPU 时间来实现这一点,否则您正在编译 + 运行并且编译过程用作热身。 (与 bash
的 fork/execve 相比,重量更轻。)
见 Idiomatic way of performance evaluation?有关在基准测试时进行热身运行的更多信息,以及 Why does this delay-loop start to run faster after several iterations with no sleep?
在运行 Linux 的 i7-6700k (Skylake) 上,将循环迭代计数增加到 1000 足以使最终迭代以全时钟速度运行,即使在前几次迭代处理页面错误、预热 iTLB、uop 缓存、数据之后缓存等等。
$ ./a.out
It took 244 ns
It took 150 ns
It took 73 ns
It took 76 ns
It took 75 ns
It took 71 ns
It took 72 ns
It took 72 ns
It took 69 ns
It took 75 ns
...
It took 74 ns
It took 68 ns
It took 69 ns
It took 72 ns
It took 72 ns # 382 "slow" iterations in this test run (copy/paste into wc to check)
It took 15 ns
It took 15 ns
It took 15 ns
It took 15 ns
It took 16 ns
It took 16 ns
It took 15 ns
It took 15 ns
It took 15 ns
It took 15 ns
It took 14 ns
It took 16 ns
...
在我的系统上,energy_performance_preference 设置为
balance_performance
,所以硬件 P 状态调控器不像
performance
那样激进。 .使用
grep . /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy[0-9]*/energy_performance_preference
要检查,请使用
sudo
改变它:
sudo sh -c 'for i in /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy[0-9]*/energy_performance_preference;do echo balance_performance > "$i";done'
甚至在
perf stat ./a.out
下运行它不过,足以快速提升到最大时钟速度;这真的不需要太多。但是
bash
按下回车后的命令解析非常便宜,在调用
execve
之前没有做太多 CPU 工作并到达
main
在您的新流程中。
printf
带有行缓冲输出是程序中占用大部分 CPU 时间的原因,顺便说一句。这就是为什么需要很少的迭代来加速的原因。例如如果你运行
perf stat --all-user -r10 ./a.out
,你会看到每秒用户空间内核时钟周期只有 0.4GHz,其余时间花在内核中
write
系统调用。
关于当程序从终端运行时,clock_gettime 需要更长的时间来执行,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/63236025/
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