为什么 asm.js 会降低性能？

Question

为了看看它的性能，我手工编写了一个非常短的 asm.js 模块，它使用 32 位整数数学和类型化数组 (Int32Array) 模拟 2D 波动方程。我有它的三个版本，都尽可能相似：

1. 普通（即易读，尽管是 C 风格）JavaScript
2. 与 1 相同，添加了 asm.js 注释，以便根据 Firefox 和其他工具通过验证器
3. 与 2 相同，但没有“使用 asm”；顶部的指令

我在http://jsfiddle.net/jtiscione/xj0x0qk3/ 留下了一个演示，它可以让您在模块之间切换以查看使用每个模块的效果。这三个都可以工作，但速度不同。这是热点（带有 asm.js 注释）：

for (i = 0; ~~i < ~~h; i = (1 + i)|0) {
    for (j = 0; ~~j < ~~w; j = (1 + j)|0) {
        if (~~i == 0) {
            index = (1 + index) | 0;
            continue;
        }
        if (~~(i + 1) == ~~h) {
            index = (1 + index) | 0;
            continue;
        }
        if (~~j == 0) {
            index = (1 + index) | 0;
            continue;
        }
        if (~~(j + 1) == ~~w) {
            index = (1 + index) | 0;
            continue;
        }
        uCen = signedHeap  [((u0_offset + index) << 2) >> 2] | 0;
        uNorth = signedHeap[((u0_offset + index - w) << 2) >> 2] | 0;
        uSouth = signedHeap[((u0_offset + index + w) << 2) >> 2] | 0;
        uWest = signedHeap [((u0_offset + index - 1) << 2) >> 2] | 0;
        uEast = signedHeap [((u0_offset + index + 1) << 2) >> 2] | 0;
        uxx = (((uWest + uEast) >> 1) - uCen) | 0;
        uyy = (((uNorth + uSouth) >> 1) - uCen) | 0;
        vel = signedHeap[((vel_offset + index) << 2) >> 2] | 0;
        vel = vel + (uxx >> 1) | 0;
        vel = applyCap(vel) | 0;
        vel = vel + (uyy >> 1) | 0;
        vel = applyCap(vel) | 0;
        force = signedHeap[((force_offset + index) << 2) >> 2] | 0;
        signedHeap[((u1_offset + index) << 2) >> 2] = applyCap(((applyCap((uCen + vel) | 0) | 0) + force) | 0) | 0;
        force = force - (force >> forceDampingBitShift) | 0;
        signedHeap[((force_offset + index) << 2) >> 2] = force;
        vel = vel - (vel >> velocityDampingBitShift) | 0;
        signedHeap[((vel_offset + index) << 2) >> 2] = vel;
        index = (index + 1)|0;
    }
}

“普通 JavaScript”版本的结构如上，但没有 asm.js 所需的位运算符（例如“x|0”、“~~x”、“arr[(x>2 ]”等）

这些是我机器上所有三个模块的结果，使用 Firefox（开发者版 v. 41）和 Chrome（版本 44），每次迭代以毫秒为单位：

• FIREFOX（版本 41）：20 毫秒、35 毫秒、60 毫秒。
• CHROME（版本 44）：25 毫秒、150 毫秒、75 毫秒。

所以普通的 JavaScript 在两种浏览器中都胜出。 asm.js 所需注释的存在使两者的性能下降了 3 倍。此外，“使用 asm”的存在；指令有一个明显的效果——它对 Firefox 有点帮助，让 Chrome 屈服！

仅添加按位运算符会引入三倍的性能下降，这似乎很奇怪，而这无法通过告诉浏览器使用 asm.js 来克服。另外，为什么告诉浏览器使用 asm.js 对 Firefox 的帮助很小，而在 Chrome 中却完全适得其反？

Answer 1

实际上 asm.js 并不是为了手工编写代码而创建的，而只是作为从其他语言编译而来的结果。据我所知，没有工具可以验证 asm.js 代码。 您是否尝试过用 C 语言编写代码并使用 Emscripten 生成 asm.js 代码？我强烈怀疑结果会完全不同，并且针对 asm.js 进行了优化。

我认为混合有类型和无类型的变量只会增加复杂性而没有任何好处。相反，“asm.js”代码更复杂：我尝试解析 jointjs.com/demos/javascript-ast 上的 asm.js 和普通函数，结果是：

• 纯js函数有137个节点和746个token
• asm.js 函数有 235 个节点和 1252 个令牌

我会说，如果您在每个循环中执行更多指令，它很容易就会变慢。

Answer 2

切换 asm.js 上下文需要一些修复成本。理想情况下，您只需执行一次，然后在您的应用程序中以 asm.js 的形式运行所有代码。然后，您可以使用类型化数组控制内存管理并避免大量垃圾收集。我建议重写分析器并在 asm.js 中测量 asm.js - 无需上下文切换。