Bagaimanakah Kami Boleh Menyahoptimumkan Program Dengan Sengaja untuk Mendedahkan Kebotolan Talian Paip Intel Sandybridge?

Menyahoptimumkan Program untuk Saluran Paip dalam CPU keluarga Intel Sandybridge

Masalah:

Tugasan ini adalah untuk memperkenalkan ketidakcekapan ke dalam program tertentu untuk memperlahankan kelajuan pelaksanaannya. Program ini ialah simulasi Monte Carlo menggunakan nombor rawak Gaussian, dan tumpuan adalah pada mengeksploitasi struktur saluran paip CPU keluarga Intel Sandybridge.

Penyelesaian:

Memperkenalkan Ketidakcekapan untuk Saluran Paip Bahaya:

• Gunakan operasi atom dengan pagar beban stor: Operasi atom berulang pada pembolehubah dikongsi mencipta kebergantungan memori yang menghalang saluran paip. Selain itu, pagar beban stor memaksa pelaksanaan bersiri operasi memori.
• Buat perkongsian palsu: Pastikan berbilang rangkaian mengakses lokasi memori bersebelahan dalam talian cache yang berbeza, menyebabkan konflik dan ketidaksahihan bank cache.
• Gunakan corak akses memori yang tidak teratur: Elakkan ingatan berjujukan capaian untuk menghalang pengambilan awal dan penggunaan cache yang cekap. Contohnya, akses elemen dalam susunan tidak bersebelahan atau gunakan senarai terpaut dan bukannya tatasusunan.

Melemahkan Keselarian Tahap Gelung:

• Sirikan lelaran gelung: Gunakan mekanisme penyegerakan seperti kunci atau kenaikan atom untuk pastikan hanya satu utas melaksanakan setiap lelaran gelung pada satu masa.
• Perkenalkan cawangan yang tidak dapat diramalkan: Sertakan cawangan yang sukar diramal oleh peramal cawangan, menyebabkan salah ramalan dan saluran paip mengalir apabila laluan yang salah diambil.
• Gunakan operasi yang tidak cekap: Gantikan aritmetik yang cekap operasi dengan alternatif yang lebih perlahan, seperti pembahagian dan bukannya pendaraban, atau punca kuasa dua dan bukannya pendaraban dan pendaraban pemalar dan bukannya logaritma dan fungsi eksponen.

Mengeksploitasi Ciri Seni Bina Mikro:

• Menyebabkan tumpahan daftar yang tidak perlu dan mengisi: Gunakan banyak pembolehubah tempatan dan struktur data yang besar, memaksa operasi tumpahan dan isi ke ingatan.
• Gunakan arahan yang tidak cekap: Gunakan arahan yang menimbulkan gerai yang ketara atau mengurangkan keselarian peringkat arahan , seperti akses memori tidak sejajar atau operasi 16-bit dalam 32-bit mod.
• Bertanding untuk sumber cache: Cipta kehilangan cache yang berlebihan dengan mengakses berbilang tatasusunan atau struktur data secara serentak, menggunakan corak capaian memori yang tidak bersebelahan atau menyahsahkan talian cache secara jelas menggunakan arahan seperti CLFLUSH.

Pengoptimuman Pengkompil Mengelak:

• Gunakan pemasangan sebaris: Pintasan pengoptimuman pengkompil dengan menggunakan pemasangan sebaris untuk mengawal penjanaan arahan secara manual dan mengelakkan transformasi kod mesra cache.
• Gunakan gelagat yang tidak ditentukan: Lakukan operasi yang boleh menyebabkan tingkah laku yang tidak dijangka atau menjana kod yang tidak cekap, seperti aritmetik penunjuk pada jenis bukan penuding atau akses memori yang tidak dimulakan.
• Paksa penyusunan semula yang tidak perlu: Tukar kod dengan cara yang memerlukan penyusunan semula, seperti menambah ulasan atau mengubah suai makro, untuk membatalkan laluan kod cache dan mengurangkan keberkesanan daripada penyusun pengoptimuman.

Kesimpulan:

Dengan memasukkan ketidakcekapan ini ke dalam program, adalah mungkin untuk memperlahankan kelajuan pelaksanaannya dengan ketara dan menyerlahkan kepentingan mengoptimumkan kod untuk seni bina saluran paip moden. Walau bagaimanapun, adalah penting untuk ambil perhatian bahawa teknik ini tidak bertujuan untuk kegunaan praktikal dalam aplikasi dunia sebenar dan hanya bertujuan untuk menggambarkan potensi kesan pengoptimuman yang lemah terhadap prestasi.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimanakah Kami Boleh Menyahoptimumkan Program Dengan Sengaja untuk Mendedahkan Kebotolan Talian Paip Intel Sandybridge?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!