clflush 不刷新指令缓存

Question

考虑以下代码段：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#define ARRAYSIZE(arr) (sizeof(arr)/sizeof(arr[0]))


inline void
clflush(volatile void *p)
{
    asm volatile ("clflush (%0)" :: "r"(p));
}

inline uint64_t
rdtsc()
{
    unsigned long a, d;
    asm volatile ("cpuid; rdtsc" : "=a" (a), "=d" (d) : : "ebx", "ecx");
    return a | ((uint64_t)d << 32);
}

inline int func() { return 5;}

inline void test()
{
    uint64_t start, end;
    char c;
    start = rdtsc();
    func();
    end = rdtsc();
    printf("%ld ticks\n", end - start);
}

void flushFuncCache()
{
    // Assuming function to be not greater than 320 bytes.
    char* fPtr = (char*)func;
    clflush(fPtr);
    clflush(fPtr+64);
    clflush(fPtr+128);
    clflush(fPtr+192);
    clflush(fPtr+256);
}

int main(int ac, char **av)
{
    test();
    printf("Function must be cached by now!\n");
    test();
    flushFuncCache();
    printf("Function flushed from cache.\n");
    test();
    printf("Function must be cached again by now!\n");
    test();

    return 0;
}

在这里，我正在尝试刷新指令缓存以删除“func”的代码，然后预计下一次调用 func 时会产生性能开销，但我的结果与我的预期不符：

858 ticks
Function must be cached by now!
788 ticks
Function flushed from cache.
728 ticks
Function must be cached again by now!
710 ticks

我期待CLFLUSH 也刷新指令缓存，但显然它没有这样做。有人可以解释这种行为或建议如何实现所需的行为。

Answer 1

您的代码在 func 中几乎什么都不做，而您所做的那一点点会被内联到 test 中，并且由于您从不使用返回值，因此可能会被优化掉。

gcc -O3 给我 -

0000000000400620 <test>:
  400620:       53                      push   %rbx
  400621:       0f a2                   cpuid
  400623:       0f 31                   rdtsc
  400625:       48 89 d7                mov    %rdx,%rdi
  400628:       48 89 c6                mov    %rax,%rsi
  40062b:       0f a2                   cpuid
  40062d:       0f 31                   rdtsc
  40062f:       5b                      pop    %rbx
  ...

因此，您正在测量硬件方面非常便宜的两个动作的时间 - 您的测量结果可能显示 cpuid 的延迟相对昂贵..

更糟糕的是，您的 clflush 实际上也会刷新 test，这意味着您在下次访问它时会支付重新获取的罚款，这不在 rdtsc 对中，因此无法测量。另一方面，测量的代码依次跟随，因此获取test 可能还会获取您测量的刷新代码，因此它实际上可以在您测量它时被缓存。

Answer 2

它在我的电脑上运行良好。

264 ticks
Function must be cached by now!
258 ticks
Function flushed from cache.
519 ticks
Function must be cached again by now!
240 ticks