Warum wirkt sich das Ändern der Bitbreite eines Schleifenzählers auf die Leistung von _mm_popcnt_u64 auf Intel-CPUs aus?

Das Ersetzen eines 32-Bit-Schleifenzählers durch einen 64-Bit kann bei _mm_popcnt_u64 auf Intel-CPUs zu erheblichen Leistungsabweichungen führen

Dieses Problem entsteht aufgrund zu einer falschen Datenabhängigkeit, insbesondere hat die Anweisung
_mm_popcnt_u64 einen falschen Wert Abhängigkeit von seinem Zielregister, was dazu führt, dass es vor der Ausführung wartet, bis das Zielregister bereit ist. Diese Abhängigkeit kann sich über Schleifeniterationen hinweg übertragen, was es für den Prozessor schwierig macht, verschiedene Schleifeniterationen zu parallelisieren.

Die Wahl des Schleifenvariablentyps (unsigned vs. uint64_t) beeinflusst die Registerzuordnung

die Register zu Variablen zuordnet, was zu Unterschieden in der Registerzuordnung und falschen Abhängigkeitsketten für führt _mm_popcnt_u64-Anweisungen.

Das Einfügen des statischen Schlüsselworts vor der Größenvariablen

kann die Registerzuordnung ändern und die falschen Abhängigkeitsketten unterbrechen. In einigen Fällen kann dies zu einer verbesserten Leistung führen, indem die iterationsübergreifende Abhängigkeit vom Zielregister beseitigt wird.

Um dieses Problem zu mildern und eine konsistente Leistung zu erzielen:

• Erwägen Sie die Verwendung von Inline-Assembly, um die Registerzuweisung zu steuern und die falsche Abhängigkeit zu unterbrechen Kette.
• Vermeiden Sie die Verwendung desselben Registers für mehrere _mm_popcnt_u64-Anweisungen innerhalb einer Schleifeniteration.
• Verwenden Sie nach Möglichkeit einen Schleifenvariablentyp (z. B. , unsigned vs. uint64_t), das die falsche Abhängigkeit unterbricht Kette.
• Verwenden Sie statische Variablen oder andere Techniken, um sicherzustellen, dass Variablen bestimmten Registern zugewiesen werden.
• Testen Sie verschiedene Alternativen auf verschiedenen Compilern um den leistungsstärksten Code für eine bestimmte Plattform- und Compiler-Kombination zu identifizieren.
• Nutzen Sie die erweiterte Compiler-Optimierung Technikenwie Loop-Unrolling und Vektorisierung zur weiteren Verbesserung der Leistung.

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