算法與預編譯參考實現的速度比在不同計算機上有所不同

Question

我們有一個小C++項目，具有以下體系結構。

這兩個被編譯成一個DLL：

• 算法
• 一種用於該檢查結果的正確性和測量執行速度的算法測試儀。

然後另一個實現相同的算法是由別人寫的。

的main()功能執行此：

• 調用該算法的兩種實現測試器並測量它們的執行速度。這是多次完成的，以便以後可以取平均值。
• 計算它們之間的速度比（測量時間/測量參考時間）。這被稱爲分數。

我們發現在不同的計算機上運行相同的代碼和DLL會返回相當不同的速度比。在一臺計算機上，實現得分爲6.4，而另一臺計算機上的實現得分爲2.8。那怎麼可能？

Answer 1

可能會有噸的因素，但這裏有幾個：

• CPU緩存可以是一個大的。不同的處理器具有不同的緩存（不僅僅是原始緩存大小，還包括緩存策略）。其中一個可能比另一個「更聰明」，或者在這種特定情況下，碰巧比另一個更好。
• CPU流水線。現在的指令在CPU中交織，即使在單個執行線程中也是如此。 CPU管道的工作方式因CPU而異，一個CPU可能同時具備兩個特定的功能，而另一個CPU則不能。如果其中一個實現利用這一點，那麼它會得到一個提速（或者如果他們都這樣做了，那麼他們都會接近相同的速度）。
• CPU指令執行時間可能會有所不同。因此，執行與另一個CPU完全相同的指令的一個CPU可能能夠比其他CPU執行更快的速度。如果一臺計算機的CPU花費較長時間來使用特定的指令（並且其中一個實現碰巧使用該指令），而另一個CPU已經改進以加速該指令的執行時間，則會存在較大的時間差異。
• CPU中的分支預測模型可能不同，並且一個實現可能對特定CPU的分支預測模型更多或更不友好。
• 從內存分配策略（也許一個操作系統有一個內存分配策略導致時間差異較大，而另一個操作系統具有不同的分配策略以最小化差異），操作系統可以在很多方面影響到這一點：CPU時間切片管理（例如多線程算法？）。