我在Windows和Linux(x86-64)上运行同一个程序。它是使用相同的编译器(Intel Parallel Studio XE 2017)和相同的选项编译的,但Windows版本比Linux版本快3倍。罪魁祸首是对std::erf
的调用,该函数在Intel数学库中解析了两个情况(默认情况下,在Windows上动态链接,在Linux上静态链接,但在Linux上使用动态链接会得到相同的性能)。
这里有一个简单的程序来复现这个问题。
#include <cmath>
#include <cstdio>
int main() {
int n = 100000000;
float sum = 1.0f;
for (int k = 0; k < n; k++) {
sum += std::erf(sum);
}
std::printf("%7.2f\n", sum);
}
当我使用vTune对这个程序进行剖析时,我发现Windows版本和Linux版本的汇编有些不同。以下是Windows上的调用站点(循环)。
当我使用vTune进行程序分析时,我发现Windows版本和Linux版本的汇编有些不同。以下是Windows上的调用站点(循环)。
Block 3:
"vmovaps xmm0, xmm6"
call 0x1400023e0 <erff>
Block 4:
inc ebx
"vaddss xmm6, xmm6, xmm0"
"cmp ebx, 0x5f5e100"
jl 0x14000103f <Block 3>
erf函数在Windows上的起始部分
Block 1:
push rbp
"sub rsp, 0x40"
"lea rbp, ptr [rsp+0x20]"
"lea rcx, ptr [rip-0xa6c81]"
"movd edx, xmm0"
"movups xmmword ptr [rbp+0x10], xmm6"
"movss dword ptr [rbp+0x30], xmm0"
"mov eax, edx"
"and edx, 0x7fffffff"
"and eax, 0x80000000"
"add eax, 0x3f800000"
"mov dword ptr [rbp], eax"
"movss xmm6, dword ptr [rbp]"
"cmp edx, 0x7f800000"
...
在Linux上,代码有些不同。调用站点是:
Block 3
"vmovaps %xmm1, %xmm0"
"vmovssl %xmm1, (%rsp)"
callq 0x400bc0 <erff>
Block 4
inc %r12d
"vmovssl (%rsp), %xmm1"
"vaddss %xmm0, %xmm1, %xmm1" <-------- hotspot here
"cmp $0x5f5e100, %r12d"
jl 0x400b6b <Block 3>
而被调用函数(erf)的开始部分是:
"movd %xmm0, %edx"
"movssl %xmm0, -0x10(%rsp)" <-------- hotspot here
"mov %edx, %eax"
"and $0x7fffffff, %edx"
"and $0x80000000, %eax"
"add $0x3f800000, %eax"
"movl %eax, -0x18(%rsp)"
"movssl -0x18(%rsp), %xmm0"
"cmp $0x7f800000, %edx"
jnl 0x400dac <Block 8>
...
我已经展示了在Linux上时间消耗的2个点。
有没有人理解汇编语言,能解释一下这两段代码之间的区别,以及为什么Linux版本要慢3倍?