英特爾架構程式碼分析器 (IACA) 如何協助分析和最佳化英特爾 CPU 的程式碼效能？

IACA 稱為英特爾架構程式碼分析器，是一種針對英特爾 CPU 評估程式碼排程的進階工具。它以三種模式運行：

• 吞吐量模式： IACA 測量最大吞吐量，假設它是嵌套循環的主體。
• 延遲模式： IACA 確定了從初始到最終的最小延遲指令。
• 追蹤模式： IACA 追蹤指令通過管道的順序。

功能與應用：

• 現代 Intel CPU 的估計調度（範圍從 Nehalem 到Broadwell，取決於版本）。
• 以詳細的 ASCII 或互動式 Graphviz 圖表形式報告。
• 支援 C、C 和 x86 彙編分析。

使用方法：

IACA 使用說明取決於您的程式語言。

C/C :

包含必要的 IACA 標頭 (iacaMarks.h) 並在目標循環周圍放置開始和結束標記：

/* C or C++ Usage */

while(cond){
    IACA_START
    /* Innermost Loop Body */
    /* ... */
}
IACA_END

組裝(x86):

插入指定的魔術位元組模式以手動指定標記：

/* NASM Usage */

mov ebx, 111          ; Start marker bytes
db 0x64, 0x67, 0x90   ; Start marker bytes

.innermostlooplabel:
    ; Loop body
    ; ...
    jne .innermostlooplabel ; Conditional Branch Backwards to Top of Loop

mov ebx, 222          ; End marker bytes
db 0x64, 0x67, 0x90   ; End marker bytes

命令列呼叫：

使用適當的參數從命令列調用IACA，例如as:

iaca.sh -64 -arch HSW -graph insndeps.dot foo

這將分析 Haswell CPU 上的 64 位元二進位 foo，產生分析報告和 Graphviz 視覺化。

輸出解釋：

輸出報告提供了有關目標代碼的調度和瓶頸的詳細資訊。例如，考慮以下彙編程式碼片段：

.L2:
    vmovaps         ymm1, [rdi+rax] ;L2
    vfmadd231ps     ymm1, ymm2, [rsi+rax] ;L2
    vmovaps         [rdx+rax], ymm1 ; S1
    add             rax, 32         ; ADD
    jne             .L2             ; JMP

透過在此程式碼周圍插入標記並對其進行分析，IACA 可能會報告（刪節）：

Throughput Analysis Report
--------------------------
Block Throughput: 1.55 Cycles       Throughput Bottleneck: FrontEnd, PORT2_AGU, PORT3_AGU

[Port Pressure Breakdown] |  Instruction
--------------------------|-----------------
|           |   vmovaps ymm1, ymmword ptr [rdi+rax*1]
| 0.5 CP  |
| 1.5 CP  |   vfmadd231ps ymm1, ymm2, ymmword ptr [rsi+rax*1]
| 1.5 CP  |   vmovaps ymmword ptr [rdx+rax*1], ymm1
|   1 CP  |   add rax, 0x20
|   0 CP  |   jnz 0xffffffffffffffec

從此輸出中，IACA 識別出Haswell 前端以及連接埠2 和連接埠3 的AGU 是瓶頸。這表明優化連接埠 7 處理的儲存指令可以提高效能。

限制：

IACA 有一些限制：

• 它不支援某些指令，這些指令在分析中會被忽略。
• 它與 Nehalem 的 CPU 相容向前，不包括舊模型。
• 吞吐量模式僅限於最內層循環，因為它無法推斷其他循環的分支模式。

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