英特尔架构代码分析器 (IACA) 如何帮助分析和优化英特尔 CPU 的代码性能？

IACA 被称为英特尔架构代码分析器，是一种针对英特尔 CPU 评估代码调度的高级工具。它以三种模式运行：

• 吞吐量模式： IACA 测量最大吞吐量，假设它是嵌套循环的主体。
• 延迟模式： IACA 确定了从初始到最终的最小延迟指令。
• 跟踪模式： IACA 跟踪指令通过管道的顺序。

功能和应用：

• 现代 Intel CPU 的估计调度（范围从 Nehalem 到Broadwell，取决于版本）。
• 以详细的 ASCII 或交互式 Graphviz 图表形式报告。
• 支持 C、C 和 x86 汇编分析。

使用方法：

IACA 使用说明取决于您的编程语言。

C/C :

包含必要的 IACA 标头 (iacaMarks.h) 并在目标循环周围放置开始和结束标记：

/* C or C++ Usage */

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

组装(x86):

插入指定的魔术字节模式以手动指定标记：

/* 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

命令行调用：

使用适当的参数从命令行调用 IACA，例如as:

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

这将分析 Haswell CPU 上的 64 位二进制 foo，生成分析报告和 Graphviz 可视化。

输出解释：

输出报告提供了有关目标代码的调度和瓶颈的详细信息。例如，考虑以下汇编代码片段：

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

通过在此代码周围插入标记并对其进行分析，IACA 可能会报告（删节）：

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

从此输出中，IACA 识别出Haswell 前端以及端口 2 和端口 3 的 AGU 是瓶颈。这表明优化端口 7 处理的存储指令可以提高性能。

限制：

IACA 有一些限制：

• 它不支持某些指令，这些指令在分析中会被忽略。
• 它与 Nehalem 的 CPU 兼容向前，不包括旧模型。
• 吞吐量模式仅限于最内层循环，因为它无法推断其他循环的分支模式。

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