Sandy-Bridge CPU 优化？答案

【问题标题】：Optimization by Sandy-Bridge CPU?Sandy-Bridge CPU 优化？
【发布时间】：2013-09-27 20:53:06
【问题描述】：

我写了下面的Java测试

public class NegativeTest {

/**
 * @param args
 */
public static void main(String[] args) {

    long start = System.currentTimeMillis();

    int value = 12345;
    for (int j = 0; j < 30; j++) {
        for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
            value = value * -1 - i;
        }
    }

    System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);

    //to avoid compilation optimization
    System.out.println(value);
}
}

在我的 Intel(R) Core(TM) i5-3210M (Ivy-Bridge) 机器上完成大约需要 1.3 秒，但是在我更改线路之后

值 = 值 * -1 - i

到

价值=价值-我，

然后大约需要 10 秒 才能完成（大约是之前版本的 10 倍）！

当我在其他非 Sandy Bridge CPU 上运行此测试时，结果完全相反： value = value * -1 - i 版本花费的时间是 value = value - i 版本的两倍！

谁能解释这个区别？是否与 Sandy Bridge 架构中的任何特定优化设计有关？？

【问题讨论】：

这很有趣。当我在 C++ 中尝试此操作时，第一种情况为 0 秒，第二种情况为 7.472 秒。似乎在第一种情况下，我的 C++ 编译器设法将循环完全优化为单个值。所以这基本上归结为编译器优化。也许 Java JIT 正在为 SB 做一些不同的事情。（哦，我在 Sandy Bridge 机器上测试过）
@Mysticial 你在非沙桥机器上试过了吗？
没关系。因为我的 C++ 编译器将第一种情况优化为基本上 print("-2115085767")。这将在任何处理器上以零时间运行。
为了确定问题在于 CPU 的存在与否，您必须确保系统的其他软件组件相同。例如，两台机器是否具有：相同的 jdk 版本和位深度（32/64）？相同的 JVM 版本和位深度？同一个操作系统？ Java 编译器和 JVM 都可以在系统为解决此问题而采取的确切路径中发挥作用。正如我们所见，某个 C++ 编译器实际上解决了这个问题，只是输出了一个打印答案的程序！
如果我有一个long value 而不是int value，那么时间几乎是一样的。我怀疑区别在于 JIT 可以优化多少代码。

标签： java performance cpu

【解决方案1】：

我确实在 C# .Net 4.6 x64 上尝试过同样的操作

1) 16239 毫秒

2) 8175 毫秒

现在如果我查看反汇编差异：

value = value * -1 - i;
000007FE9958422A  neg         edx  
000007FE9958422C  sub         edx,eax

value = value - i;
000007FE995842A2  sub         edi,eax

我有一个 i7 4790K。

如果我使用双精度/浮点而不是整数，反汇编包含标量 AVX 代码，这可能会更快：

value = value * -1 - i;
000007FE9957422B  vmulsd      xmm0,xmm0,mmword ptr [7FE99574298h]  
000007FE99574234  vcvtsi2sd   xmm1,xmm1,eax  
000007FE99574239  vsubsd      xmm0,xmm0,xmm1

所以现在将 AVX 2.0 用于整数会很有趣。

编辑：

当我在 C++ 中尝试这个时，我得到 0 秒

其实这是拖钓:)

请注意，基准测试并不容易，您需要仔细查看反汇编，使用精确的计数器，确保 CPU 不处于平衡能量模式，应用程序优先等...

【讨论】：