Comment une simulation Monte Carlo peut-elle être davantage désoptimisée pour ralentir considérablement l'exécution sur un processeur Intel de la famille Sandybridge ?

Déoptimisation d'un programme pour le pipeline dans les processeurs Intel de la famille Sandybridge

Objectif : Pessimiser un programme pour qu'il s'exécute plus lentement, en exploitant la connaissance de l'Intel i7 pipeline.

Problème :

La mission prévoyait deux options : les programmes Whetstone ou Monte-Carlo. L'étudiant a choisi le programme de simulation Monte-Carlo, mais ses efforts de pessimisation n'ont fait qu'augmenter le temps d'exécution du code d'une seconde.

Question :

Comment l'étudiant peut-il pessimiser davantage le code pour obtenir un résultat plus significatif ralentissement ?

Réponse :

Stratégies générales :

• Introduire des branches imprévisibles pour augmenter les pénalités de mauvaise interprétation.
• Rallonger les chaînes de dépendances portées par des boucles pour réduire le niveau d'instruction parallélisme.
• Utilisez des opérations et des divs FP plus lents, en particulier les fonctions exp et log.

Idées spécifiques à Uarch :

Avec des intrinsèques () :

• Utilisez movnti pour expulser les données du cache.
• Utilisez des mélanges d'entiers entre les opérations mathématiques FP pour provoquer des retards de contournement.
• Évitez de mélanger les instructions SSE et AVX sans utiliser vzeroupper.

Avec asm (en ligne) :

• Forcer les problèmes d'alignement pour briser le cache uop.
• Utiliser auto- modifier le code pour déclencher l'effacement du pipeline.

Induire des échecs de cache et de la mémoire Ralentissements :

• Effectuez des magasins étroits pour provoquer des blocages de transfert de magasin.
• Remplacez les variables locales par des membres d'une grande structure pour contrôler la disposition de la mémoire.
• Organisez la disposition de la mémoire pour augmenter les échecs de cache et les chargements fractionnés.
• Utilisez des variables mal alignées pour couvrir limites de ligne de cache ou de page.
• Bouclez sur des tableaux dans un ordre non contigu.
• Envisagez d'utiliser des listes chaînées au lieu de tableaux.

Autres techniques :

• Utiliser std::atomic compteurs de boucles pour les opérations atomiques plus lentes.
• Compilez avec -m32 ou -march=i386 pour forcer une génération de code plus lente.
• Forcez les doubles calculs longs de moindre précision pour une lenteur supplémentaire.
•  Définissez fréquemment l'affinité du processeur avec différents processeurs.
• Implémentez des appels système excessifs pour le changement de contexte. frais généraux.

Notes finales :

• Bien que ces techniques ralentissent efficacement le code, leur niveau d'« incompétence diabolique » dépend de la justification donnée .
• L'instructeur chargé de la mission avait peut-être pour intention que les étudiants se familiarisent avec les dangers et les dépendances des pipelines, plutôt que de simplement appliquer ces techniques. aveuglément.

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