这个时钟滴答声在Intel i3上适用吗？

Question

我采用在线方式来衡量SSE性能。

#ifndef __TIMER_H__
#define __TIMER_H__

#pragma warning (push)
#pragma warning (disable : 4035)    // disable no return value warning

__forceinline  unsigned int GetPentiumTimer()
{
    __asm
    {
        xor   eax,eax             // VC won't realize that eax is modified w/out this
                                  //   instruction to modify the val.
                                  //   Problem shows up in release mode builds
        _emit 0x0F                // Pentium high-freq counter to edx;eax
        _emit 0x31                // only care about low 32 bits in eax

        xor   edx,edx             // so VC gets that edx is modified
    }
}

#pragma warning (pop)

#endif

我对我的 Pentium D E2200 CPU 进行了测量，结果很好（显示对齐的 SSE 指令更快）。 但是在我的 i3 CPU 上，70% 的测试中未对齐的指令更快。

你们认为这个时钟滴答测量方法不适用于 i3 CPU 吗？

- CppLearner

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我非常确定VC支持内联汇编中的RDTSC指令。另外，为什么你不关心高32位，并且你应该使用__declspec(naked)或者更好的方式返回值。此外，我想使用QueryPerformanceCounter或类似的函数（注意频率缩放/多核处理器等问题）。 - user786653

RDTSC不是一个序列化指令，这意味着它可以/将会乱序执行。如果您坚持直接使用它，通常需要使用CPUID来强制序列化（它是您可以在用户模式下执行的少数序列化指令之一）。 - Jerry Coffin

我也有QueryPerformanceCounter。根据结果来看，它并不是非常可靠。对于nxn矩阵乘法，当n = 10000或更高时，时间仅需要0.3秒？我认为这根本不准确（在控制台上需要超过2秒才能看到结果），所以我转向时钟滴答声。我现在要尝试RDTSC。谢谢。 - CppLearner

如果您使用的是Windows平台，我也建议使用QueryPerformanceCounter。 - AJG85

如果您想使用原始的 rdtsc，请使用 __rdtsc() 内置函数。如何获取 CPU 周期计数？ - Peter Cordes

Answer 1

在Windows系统中，QueryPerformanceCounter函数明显比内联汇编更好。我看不出使用内联汇编的理由（在Visual Studio上编译x64时，它会给你带来问题，因为它不支持内联汇编）。

- AshleysBrain

Answer 2

对于短代码片段的性能测量，RDTSC指令（0F 31）仍然可能有用，即使是对于i3 CPU。如果任务切换和线程迁移到不同的核心的影响没有打扰到你，那么使用RDTSC是可以的。在许多情况下，通过CPUID强制序列化可以获得更精确的结果。

至于你的测量，很可能i3上未对齐的SSE表现更快。最新的英特尔处理器（Nehalem和Sandy Bridge架构）可以非常高效地处理未对齐的内存操作数。肯定不会超过对齐指令，但如果其他因素影响了测试性能，则对齐指令可能似乎工作更慢。

编辑：

请参见http://www.agner.org/optimize/#testp。这是使用RDTSC指令的一个很好的示例。

- Evgeny Kluev

Answer 3

正如其他人所指出的那样，你应该使用QueryPerformanceCounter。

但如果你真的想使用汇编语言，最好的方法可能是使用内置函数__rdtsc。

如果你不想使用内置函数，那么这可能是最好的方法:

unsigned __int64 __declspec(naked) GetPentiumTimer() {
    __asm {
        rdtsc
        ret
    }
}

据我所知，Visual C++ 拒绝为任何使用内联汇编的函数进行内联。通过使用 __declspec(naked)，您可以告诉编译器正确处理寄存器使用。

但是使用内在函数将是最好的选择，这样编译器将知道使用了哪些寄存器，并以适当的方式进行内联。

- ConfusedSushi

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不，MSVC可以内联使用__asm的函数，如果你不将它们设置为naked。但是一定要使用__rdtsc内置函数；它在32/64位和gcc/clang/ICC之间是可移植的。如何获取CPU周期计数？ - Peter Cordes

Answer 4

QueryPerformanceCounter() 是在 Windows 上获取高频计时器最简单的方法。然而，它有一些开销，因为它是一个系统调用，大约需要 ½μs 的时间。如果你要计时非常快的事件或需要非常高的精度，这可能会成为问题。

如果你需要比 250 纳秒更好的精度，可以使用 rdtsc 内置函数 直接获取硬件计数器。在我的 i7 上，延迟约为 10ns。

- Crashworks

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rdtsc没有输入，因此其延迟从发出到其输出寄存器准备好的时间可能会有所不同。只有在分支错误或其他前端停顿之后才有意义，并且很难测量。也许你指的是吞吐量？ - Peter Cordes