Warum ist 64-Bit-Popcount auf Intel-CPUs aufgrund falscher Datenabhängigkeiten langsamer als 32-Bit?

Falsche Datenabhängigkeit beeinträchtigt die Popcount-Leistung auf Intel-CPUs

Problem:

Sie haben erhebliches beobachtet Leistungsabweichungen zwischen der Verwendung eines 32-Bit- und eines 64-Bit-Schleifenzählers für Popcount-Vorgänge auf Intel-CPUs. Bei Verwendung eines 64-Bit-Zählers sank die Leistung um 50 %, was ursprünglich auf einen Compilerfehler zurückzuführen war.

Erklärung: Falsche Datenabhängigkeit

Intel-CPUs weisen eine falsche Abhängigkeit auf auf dem Zielregister in popcnt-Anweisungen, was sich auf mehrere Iterationen einer engen Schleife auswirkt. Diese Abhängigkeit verzögert den Befehl, bis das Zielregister verfügbar ist. Die Anzahl der von dieser Abhängigkeit betroffenen Anweisungen hängt vom Ort der Schleife ab, was zu Leistungsschwankungen führt.

Folgen der Abhängigkeit:

• Unterschiedliche Register: Wenn die Schleife unterschiedliche Register für aufeinanderfolgende popcnt-Operationen verwendet, verteilt sich die Abhängigkeit deutlich auf die Schleifeniterationen Auswirkungen auf die Leistung.
• Gleiches Register:Wenn alle popcnt-Vorgänge dasselbe Register verwenden, bleibt die Abhängigkeit innerhalb einer einzigen Iteration bestehen, wodurch die Auswirkungen auf die Leistung verringert werden.
• Defekt Abhängigkeitskette: Das Aufheben der Abhängigkeit durch die Einführung einer unabhängigen Anweisung (z. B. xor) verbessert die Leistung, indem es dem Prozessor ermöglicht, Schleifen zu parallelisieren Iterationen.

Compilerverhalten:

Weder GCC noch Visual Studio sind sich dieser falschen Abhängigkeit bewusst, die zu einer unvorhersehbaren Leistung basierend auf der Registerzuordnung führt. Auch anderen Compilern wie Clang und ICC fehlt dieses Wissen.

AMD-Leistung:

AMD-Prozessoren scheinen diese falsche Abhängigkeit nicht zu haben, was zu ihrer höheren Leistung beiträgt Leistung in Popcount Vorgänge.

Abhilfemaßnahmen:

• Inlining-Assembly: Durch manuelles Optimieren des Assemblercodes mithilfe von Inline-Assembly kann die Unkenntnis des Compilers um die Abhängigkeit umgangen werden .
• Die Abhängigkeit durchbrechen Kette: Das Einfügen einer nicht verwandten Anweisung nach jeder Popcnt-Operation unterbricht die falsche Abhängigkeit und verbessert die Leistung.
• Verwendung unterschiedlicher Register: Die Zuweisung verschiedener Register für aufeinanderfolgende Popcnt-Operationen kann das Problem mildern, möglicherweise aber auch nicht immer möglich.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWarum ist 64-Bit-Popcount auf Intel-CPUs aufgrund falscher Datenabhängigkeiten langsamer als 32-Bit?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!