使用较新版本的 g++ 会导致多线程性能下降？

Question

我编写了一些 C++ 反向传播代码，我在 Ubuntu 18.04 的 i9-9900K 上运行。

我看到的问题是，使用较新版本的 g++，我的多线程性能越来越差。

较新的 g++ 版本如预期的那样改进了单线程基准测试：

g++ 4.8: 5437 cycles/s
g++ 5.5: 5929 cycles/s
g++ 6.5: 5932 cycles/s
g++ 7.4: 6117 cycles/s
g++ 8.3: 6921 cycles/s

多线程基准测试（8 核上的 14 个 pthreads）随着新版本显着降低：

g++ 4.8: 25456 cycles/s
g++ 5.5: 17212 cycles/s
g++ 6.5: 18616 cycles/s
g++ 7.4: 17054 cycles/s
g++ 8.3: 14797 cycles/s

我在 CentOS 7.6 和 Clear Linux 中也看到过类似的行为。在所有测试过的操作系统中，最快的性能来自使用 g++ 4.8 的 14 个线程。

这是我正在使用的编译标志： g++ -c -std=c++11 -march=native -Ofast

我是否使用了错误的标志进行编译？我试过 -O3 并且降级相似，但不那么极端（并且比 -Ofast 慢）

g++ 4.8 -O3: 17256 cycles/s
g++ 5.5 -O3: 15129 cycles/s
g++ 6.5 -O3: 15779 cycles/s
g++ 7.4 -O3: 15736 cycles/s
g++ 8.3 -O3: 13361 cycles/s

我觉得我遇到了这么多内核的内存带宽问题。是否有任何编译选项可以帮助解决来自这么多线程的内存压力？

Answer 1

进一步测试表明该问题与 -march=native 优化标志有关。

g++ 4.8 将 i9-9900k 本机视为 core-avx2 激活： MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1、SSE4.2、AVX、AES 和 PCLMUL

g++ 4.9 及更高版本将 i9-9900k 原生视为 Broadwell，它会激活： MOVBE、MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1、SSE4.2、POPCNT、AVX、AVX2、AES、PCLMUL、FSGSBASE、RDRND、FMA、BMI、BMI2、F16C、RDSEED、ADCX 和 PREFETCHW

显然这会导致过度优化。

删除 -march 标志完全解决了这个问题。禁用 AVX 也可以使用 -mno-avx 和 -mno-avx2