是否有工具或方法,告訴我代碼塊使用多少個時鐘週期?手動調試和計數對於較大的代碼塊是一種痛苦。確定代碼塊需要多少個時鐘週期
回答
在x86上,Intel's IACA (Intel Architecture Code Analyzer是我所知道的唯一的靜態分析器。它假定零緩存未命中,以及其他各種簡化,但有點用處。
我認爲它也假設除了最後一個分支以外的所有分支都沒有被採用,所以它對於帶分支的循環體可能沒有用處。
IACA在其數據中也存在一些錯誤,例如,它認爲shld
在桑迪布里奇是緩慢的。它確實知道一些非顯而易見的事情,例如SnB-family CPUs can't micro-fuse 2-register addressing modes。
自從Haswell更新以來,它基本上被廢棄了。 Skylake可以在比Haswell更多的執行端口上運行一些指令(請參閱Agner Fog's instruction tables),但該管道足夠相似,結果應該相當有用。另請參閱x86標記wiki上的其他鏈接,包括英特爾的優化手冊,以幫助您理解輸出。
我喜歡用這個iaca.sh
包裝腳本,使-64
默認(我可以用-32
覆蓋)。我忘了我寫了多少(可能只是最後的if (($# >= 1))
位)以及LD_LIBRARY_PATH部分來自哪裏。
iaca.sh
:
#!/bin/bash
myname=$(realpath "$0")
mypath=$(dirname "$myname")
ld_lib="$LD_LIBRARY_PATH"
app_loc="../lib"
if [ "$LD_LIBRARY_PATH" = "" ]
then
export LD_LIBRARY_PATH="$mypath/$app_loc"
else
export LD_LIBRARY_PATH="$mypath/$app_loc:$LD_LIBRARY_PATH"
fi
if (($# >= 1));then
exec "$mypath/iaca" -64 "[email protected]"
else
exec "$mypath/iaca" # there is no -help, just run with no args for help output
fi
例如:就地前綴資金,從SIMD prefix sum on Intel cpu:
#include <immintrin.h>
#ifdef IACA_MARKS_OFF
#define IACA_START
#define IACA_END
#else
#include <iacaMarks.h>
#endif
// In-place rewrite an array of values into an array of prefix sums.
// This makes the code simpler, and minimizes cache effects.
int prefix_sum_sse(int data[], int n)
{
// const int elemsz = sizeof(data[0]);
#define elemsz sizeof(data[0]) // clang-3.5 doesn't allow const int foo = ... as an imm8 arg to intrinsics
__m128i *datavec = (__m128i*)data;
const int vec_elems = sizeof(*datavec)/elemsz;
// to use this for int8/16_t, you still need to change the add_epi32, and the shuffle
const __m128i *endp = (__m128i*) (data + n - 2*vec_elems); // pointer to last full vector we can load
__m128i carry = _mm_setzero_si128();
for(; datavec <= endp ; datavec += 2) {
IACA_START
__m128i x0 = _mm_load_si128(datavec + 0);
__m128i x1 = _mm_load_si128(datavec + 1); // unroll/pipeline by 1
// __m128i x2 = _mm_load_si128(datavec + 2);
// __m128i x3;
x0 = _mm_add_epi32(x0, _mm_slli_si128(x0, elemsz));
x1 = _mm_add_epi32(x1, _mm_slli_si128(x1, elemsz));
x0 = _mm_add_epi32(x0, _mm_slli_si128(x0, 2*elemsz));
x1 = _mm_add_epi32(x1, _mm_slli_si128(x1, 2*elemsz));
// more shifting if vec_elems is larger
x0 = _mm_add_epi32(x0, carry); // this has to go after the byte-shifts, to avoid double-counting the carry.
_mm_store_si128(datavec +0, x0); // store first to allow destructive shuffle (e.g. non-avx shufps for FP or pshufb for narrow integers)
x1 = _mm_add_epi32(_mm_shuffle_epi32(x0, _MM_SHUFFLE(3,3,3,3)), x1);
_mm_store_si128(datavec +1, x1);
carry = _mm_shuffle_epi32(x1, _MM_SHUFFLE(3,3,3,3)); // broadcast the high element for next vector
}
// FIXME: scalar loop to handle the last few elements
IACA_END
return data[n-1];
#undef elemsz
}
$ gcc -I/opt/iaca-2.1/include -Wall -O3 -c prefix-sum.c -march=nehalem -mtune=haswell
$ iaca.sh prefix-sum.o
Intel(R) Architecture Code Analyzer Version - 2.1
Analyzed File - prefix-sum.o
Binary Format - 64Bit
Architecture - HSW
Analysis Type - Throughput
Throughput Analysis Report
--------------------------
Block Throughput: 6.40 Cycles Throughput Bottleneck: Port5
Port Binding In Cycles Per Iteration:
---------------------------------------------------------------------------------------
| Port | 0 - DV | 1 | 2 - D | 3 - D | 4 | 5 | 6 | 7 |
---------------------------------------------------------------------------------------
| Cycles | 1.0 0.0 | 5.7 | 1.4 1.0 | 1.4 1.0 | 2.0 | 6.3 | 1.0 | 1.3 |
---------------------------------------------------------------------------------------
N - port number or number of cycles resource conflict caused delay, DV - Divider pipe (on port 0)
D - Data fetch pipe (on ports 2 and 3), CP - on a critical path
F - Macro Fusion with the previous instruction occurred
* - instruction micro-ops not bound to a port
^ - Micro Fusion happened
# - ESP Tracking sync uop was issued
@ - SSE instruction followed an AVX256 instruction, dozens of cycles penalty is expected
! - instruction not supported, was not accounted in Analysis
| Num Of | Ports pressure in cycles | |
| Uops | 0 - DV | 1 | 2 - D | 3 - D | 4 | 5 | 6 | 7 | |
---------------------------------------------------------------------------------
| 1 | | | 1.0 1.0 | | | | | | | movdqa xmm3, xmmword ptr [rax]
| 1 | 1.0 | | | | | | | | | add rax, 0x20
| 1 | | | | 1.0 1.0 | | | | | | movdqa xmm0, xmmword ptr [rax-0x10]
| 0* | | | | | | | | | | movdqa xmm1, xmm3
| 1 | | | | | | 1.0 | | | CP | pslldq xmm1, 0x4
| 1 | | 1.0 | | | | | | | | paddd xmm1, xmm3
| 0* | | | | | | | | | | movdqa xmm3, xmm0
| 1 | | | | | | 1.0 | | | CP | pslldq xmm3, 0x4
| 0* | | | | | | | | | | movdqa xmm4, xmm1
| 1 | | 1.0 | | | | | | | | paddd xmm3, xmm0
| 1 | | | | | | 1.0 | | | CP | pslldq xmm4, 0x8
| 0* | | | | | | | | | | movdqa xmm0, xmm3
| 1 | | 1.0 | | | | | | | | paddd xmm1, xmm4
| 1 | | | | | | 1.0 | | | CP | pslldq xmm0, 0x8
| 1 | | 1.0 | | | | | | | | paddd xmm1, xmm2
| 1 | | 0.8 | | | | 0.2 | | | CP | paddd xmm0, xmm3
| 2^ | | | | | 1.0 | | | 1.0 | | movaps xmmword ptr [rax-0x20], xmm1
| 1 | | | | | | 1.0 | | | CP | pshufd xmm1, xmm1, 0xff
| 1 | | 0.9 | | | | 0.1 | | | CP | paddd xmm0, xmm1
| 2^ | | | 0.3 | 0.3 | 1.0 | | | 0.3 | | movaps xmmword ptr [rax-0x10], xmm0
| 1 | | | | | | 1.0 | | | CP | pshufd xmm1, xmm0, 0xff
| 0* | | | | | | | | | | movdqa xmm2, xmm1
| 1 | | | | | | | 1.0 | | | cmp rdx, rax
| 0F | | | | | | | | | | jnb 0xffffffffffffff94
Total Num Of Uops: 20
注意,總UOP計數不能對於前端,ROB和4寬度問題/退休寬度的融合域uops。它計算unfused-domain uops,這對執行單元(和調度程序)很重要。這很愚蠢,因爲在非融合領域,它主要關乎uop需要的端口,而不是有多少。
這是不是最好的例子,因爲它是在平凡的Haswell洗牌端口上的瓶頸。不過,它確實顯示了IACA如何顯示mov消除,微融合存儲和宏融合比較分支。
微指令時有一個選擇端口之間的分佈是非常隨意的。不要期望它匹配真正的硬件。我不認爲IACA完全模仿ROB /調度器。以前的SO問題已經討論過這個和其他限制。嘗試搜索IACA,因爲它是一個相當獨特的字符串。
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