Intel Sandybridge 파이프라인 병목 현상을 노출시키기 위해 프로그램을 의도적으로 최적화 해제하려면 어떻게 해야 합니까?

Intel Sandybridge 제품군 CPU의 파이프라인 프로그램 최적화 해제

문제:

임무는 주어진 프로그램에 비효율성을 도입하여 실행 속도를 늦추는 것입니다. 이 프로그램은 가우스 난수를 사용한 몬테카를로 시뮬레이션으로 Intel Sandybridge 계열 CPU의 파이프라인 구조를 활용하는 데 중점을 두고 있습니다.

해결책:

파이프라인의 비효율성 도입 위험:

• 스토어 로드 펜스와 함께 원자 작업 사용: 공유 변수에 대한 원자 작업을 반복하면 파이프라인을 지연시키는 메모리 종속성이 생성됩니다. 또한 스토어 로드 펜스는 메모리 작업의 직렬 실행을 강제합니다.
• 거짓 공유 만들기: 여러 스레드가 서로 다른 캐시 라인의 인접한 메모리 위치에 액세스하여 캐시 뱅크 충돌 및 무효화를 유발하는지 확인하세요.
• 불규칙한 메모리 액세스 패턴 사용: 효율적인 프리페치 및 캐시 활용을 방지하려면 순차적 메모리 액세스를 피하세요. 예를 들어, 연속되지 않은 순서로 요소에 액세스하거나 배열 대신 연결된 목록을 사용합니다.

루프 수준 병렬성 약화:

• 루프 반복 직렬화: 잠금 또는 원자 증분과 같은 동기화 메커니즘을 사용하여 한 번에 하나의 스레드만 각 루프 반복을 실행하는지 확인하세요.
• 예측할 수 없는 분기 도입: 분기 예측자가 예측하기 어려운 분기를 포함하여 잘못된 경로가 있을 때 잘못된 예측과 파이프라인 플러시를 유발합니다.
• 비효율적인 연산 사용: 효율적인 산술 연산을 더 느린 연산으로 교체 곱셈 대신 나누기, 곱셈 대신 제곱근, 로그 및 지수 함수 대신 상수 곱셈과 같은 대안을 사용할 수 있습니다.

마이크로아키텍처 기능 활용:

• 불필요한 레지스터 유출 및 채우기 원인: 많이 사용 지역 변수 및 대규모 데이터 구조, 메모리에 대한 유출 및 채우기 작업을 강제합니다.
• 비효율적인 명령어 사용: 상당한 지연을 초래하거나 정렬되지 않은 메모리 액세스 또는 명령어 수준 병렬 처리를 줄이는 명령어를 활용합니다. 32비트 모드의 16비트 작업.
• 캐시 리소스 경합: 생성 여러 배열 또는 데이터 구조에 동시에 액세스하거나, 연속되지 않은 메모리 액세스 패턴을 사용하거나, CLFLUSH와 같은 명령을 사용하여 캐시 라인을 명시적으로 무효화함으로써 과도한 캐시 누락이 발생합니다.

컴파일러 최적화 방지:

• 인라인 어셈블리 사용: 인라인 어셈블리를 사용하여 명령어 생성을 수동으로 제어하고 캐시 친화적인 코드 변환을 방지함으로써 컴파일러 최적화를 우회합니다.
• 정의되지 않은 동작 사용: 포인터가 아닌 유형이나 초기화되지 않은 메모리에 대한 포인터 산술과 같이 예기치 않은 동작을 유발하거나 비효율적인 코드를 생성할 수 있는 작업을 수행합니다.
• 불필요한 재컴파일 강제: 주석 추가, 매크로 수정 등 재컴파일이 필요한 방식으로 코드를 변경하여 캐시된 코드 경로를 무효화하고 컴파일러의 효율성을 줄입니다.

결론:

이러한 비효율성을 프로그램에 통합함으로써 실행 속도를 크게 늦추고 코드 최적화의 중요성을 강조할 수 있습니다. 현대적인 파이프라인 아키텍처를 위한 것입니다. 그러나 이러한 기술은 실제 애플리케이션에서 실제로 사용하기 위한 것이 아니며 단지 잘못된 최적화가 성능에 미치는 잠재적인 영향을 설명하기 위한 것일 뿐입니다.

위 내용은 Intel Sandybridge 파이프라인 병목 현상을 노출시키기 위해 프로그램을 의도적으로 최적화 해제하려면 어떻게 해야 합니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!