GCC の -O3 フラグにより​​コードが -O2 よりも遅くなる場合があるのはなぜですか?

GCC 最適化フラグ -O3 の予期しないパフォーマンスへの影響

GCC を使用してコードを最適化する場合、ユーザーが予期しないパフォーマンスの違いに遭遇することは珍しくありません。異なる最適化レベルの間で。この例では、-O3 フラグが -O2 フラグよりもコードの実行を遅くしていると思われる特定のケースを調べています。

問題をよりよく理解するために、最適化手法の詳細を詳しく見てみましょう。各フラグの下で GCC によって採用されています:

最適化レベル-O3:

• GCC -O3 は、パフォーマンスを最大化するためにコードを最適化し、多くの場合、最も効率的な実行可能コードを生成します。
• ただし、このレベルの最適化により、次のような問題が発生する可能性もあります。使用される命令セットの変更。アーキテクチャ上の理由で実行速度に影響を与える可能性があります。

最適化レベル -O2:

• GCC -O2 は、コードの効率と予測可能性のバランスを取ることを目的としています。
• 通常、生成されたファイルの一貫性を維持しながらパフォーマンスを向上させる最適化が採用されています。 code.

観察されたパフォーマンスの違いの説明:

提供されたコードの場合、-O3 最適化フラグにより​​、GCC は条件付き移動命令を利用します。 (cmov) プライマリ ループ内。この命令は、特定の状況では効率的ですが、ループで運ばれる依存関係チェーンを 2 クロック サイクル長くする可能性があります。

問題のループは配列を反復し、各インデックスの値に基づいて条件付き合計を実行します。 -O2 を使用すると、GCC は cmov の代わりに分岐命令を使用し、依存関係チェーンの長さを事実上 1 クロック サイクルに短縮します。この短いチェーンにより、特にデータが並べ替えられ予測可能性が高いシナリオで、より高速な実行が可能になります。

ソフトウェア プロファイリングと最適化:

これらの観察結果を確認するには、コード-O3 フラグと -O2 フラグの両方を使用してコンパイルされ、ソフトウェア プロファイリング ツールを使用して分析されました。結果は、分岐のあるバージョン (-O2 でコンパイルされた) が分岐のないバージョン (-O3 でコンパイルされた) よりも実際に高速に実行されたことを示しました。

-O3 は理論的には最適化においてより積極的であるにもかかわらず、cmov 命令を使用するという選択が必要でした。場合によってはパフォーマンスの低下を引き起こす可能性があります。これは、特定のコードの特性、データ パターン、ターゲット アーキテクチャに基づいて適切な最適化フラグを選択することの重要性を強調しています。

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