Bagaimanakah Kami Boleh Menyahoptimumkan Simulasi Monte Carlo untuk Mendedahkan Bottlenecks Talian Paip Intel Sandybridge?

Menyahoptimumkan program untuk saluran paip dalam CPU keluarga Intel Sandybridge

Matlamat tugasan ini adalah untuk mengubah suai program yang diberikan untuk menjadikannya berjalan lebih perlahan, sambil mengekalkan algoritma yang sama. Ini adalah untuk mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam tentang cara saluran paip Intel i7 beroperasi dan cara laluan arahan boleh disusun semula untuk memperkenalkan bahaya.

Gambaran Keseluruhan Program

Program ini adalah simulasi Monte-Carlo yang menetapkan harga pilihan panggilan dan letak vanila Eropah. Ia menggunakan algoritma Box-Muller untuk menjana nombor rawak Gaussian dan melakukan sejumlah besar simulasi untuk menganggarkan harga pilihan.

Ketidakcekapan Iblis

Objektifnya adalah untuk sengaja cipta kod yang tidak cekap yang akan memperlahankan pelaksanaan program. Berikut ialah beberapa idea yang mewajarkan pendekatan ini dengan "ketidakcekapan diabolik":

Perkongsian Palsu

• Buat struktur data kongsi yang diakses oleh berbilang urutan, tetapi tidak disegerakkan dengan betul. Ini boleh membawa kepada ping-pong talian cache dan saluran paip salah spekulasi pesanan memori dibersihkan.

Gerai Pemindahan Stor

• Elakkan menggunakan operator "-" untuk pembolehubah titik terapung. Sebaliknya, XOR bait tinggi dengan 0x80 untuk membalikkan bit tanda, menyebabkan gerai pemajuan stor.

Pengukuran Masa Berlebihan

• Masakan setiap lelaran gelung utama dengan operasi berat seperti CPUID/RDTSC, yang menyusun arahan dan menghentikannya talian paip.

Operasi Matematik Tidak Menguntungkan

• Gantikan pendaraban dengan pemalar dengan pembahagian dengan salingannya ("untuk memudahkan pembacaan"). Pembahagian adalah lebih perlahan dan tidak disalurkan sepenuhnya.

Vektorisasi Tidak Cekap

• Vektorkan operasi darab/sqrt dengan AVX, tetapi gagal menggunakan vzeroupper sebelum membuat panggilan fungsi perpustakaan matematik skalar, menyebabkan peralihan AVX<>SSE gerai.

Struktur Data

• Simpan output RNG dalam senarai terpaut atau dalam tatasusunan yang dilalui di luar susunan. Lakukan perkara yang sama untuk hasil setiap lelaran dan jumlah pada akhir. Ini memperkenalkan beban mengejar penuding dan mengalahkan lokaliti cache.

Salah Guna Berbilang Benang

• Berbilang benang program tetapi memaksa kedua-dua utas untuk berkongsi pembilang gelung yang sama (dengan kenaikan atom) untuk mencipta perkongsian dan perbalahan palsu. Ini juga memperkenalkan overhed yang tidak perlu daripada operasi atom.

Cadangan Lain

• Perkenalkan cawangan yang tidak dapat diramalkan untuk mencipta salah ramal dan aliran paip.
• Gunakan justifikasi yang tidak cekap secara jahat untuk meningkatkan panjang rantai pergantungan yang dibawa gelung.
• Perkenalkan corak akses memori yang tidak bersebelahan untuk meminimumkan cache penggunaan.
• Untuk kredit tambahan: Tulis algoritma punca kuasa dua anda sendiri untuk menggantikan algoritma yang disediakan dalam tugasan.

Kesan Pengubahsuaian

Pengubahsuaian ini dijangka akan memperlahankan pelaksanaan program dengan ketara dengan memperkenalkan saluran paip gerai, cache miss dan kesesakan prestasi lain. Tugasan menggalakkan kreativiti dan kesediaan untuk meneroka kaedah yang berbeza untuk mengasingkan kod sambil mengekalkan algoritma asal.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimanakah Kami Boleh Menyahoptimumkan Simulasi Monte Carlo untuk Mendedahkan Bottlenecks Talian Paip Intel Sandybridge?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!