Pourquoi la modification de la largeur de bits d'un compteur de boucles a-t-elle un impact sur les performances _mm_popcnt_u64 sur les processeurs Intel ?

Le remplacement d'un compteur de boucle 32 bits par 64 bits peut entraîner des écarts de performances importants avec _mm_popcnt_u64 sur les processeurs Intel

Ce problème survient en raison à une fausse dépendance de données, plus précisément, l'instruction
_mm_popcnt_u64 a un faux dépendance à l'égard de son registre de destination, l'obligeant à attendre que le registre de destination soit prêt avant de s'exécuter. Cette dépendance peut se répercuter sur les itérations de boucle, ce qui rend difficile pour le processeur de paralléliser différentes itérations de boucle.

Le choix du type de variable de boucle (non signée ou uint64_t) influence l'allocateur de registre

qui attribue des registres à des variables, entraînant des différences dans l'allocation des registres et de fausses chaînes de dépendance pour les Instructions _mm_popcnt_u64.

L'insertion du mot-clé static devant la variable de taille

peut modifier l'allocation des registres et briser les fausses chaînes de dépendances. Dans certains cas, cela peut conduire à une amélioration des performances en éliminant la dépendance entre itérations sur le registre de destination.

Pour atténuer ce problème et obtenir des performances cohérentes :

• Envisagez d'utiliser l'assembly en ligne pour contrôler l'allocation des registres et briser la fausse dépendance chaîne.
• Évitez d'utiliser le même registre pour plusieurs instructions _mm_popcnt_u64 au sein d'une itération de boucle.
• Dans la mesure du possible, utilisez un type de variable de boucle (par ex. , non signé vs uint64_t) qui rompt la fausse dépendance chaîne.
• Utilisez des variables statiques ou d'autres techniques pour vous assurer que les variables sont allouées à des registres spécifiques.
• Testez diverses alternatives sur différents compilateurs pour identifier le code le plus performant pour une combinaison spécifique de plate-forme et de compilateur.
• Exploiter l'optimisation avancée du compilateur techniques telles que le déroulement de boucles et la vectorisation pour améliorer encore les performances.

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