用于超线程的最佳gcc优化开关

背景

我的笔记本电脑上有一个运行四个线程的EP（令人尴尬的并行）C应用程序，其中包含一个运行在2.67GHz的intel i5 M 480。这个CPU有两个超线程内核

这四个线程在不同的数据子集上执行相同的代码。代码和数据在装入几个缓存线时没有问题（完全装入一级缓存线，并留有空间）。该代码不包含任何分区，基本上受CPU限制，使用所有可用寄存器，并在序列完成时进行一些内存访问（L1之外）以写入结果

编译器是mingw64 4.8.1，是相当新的。最好的基本优化级别似乎是-O1，这会导致四个线程比两个线程完成得更快-O2和更高版本的运行速度较慢（两个线程的完成速度比四个线程快，但比-O1慢），而-Os也是如此。每个线程平均每秒执行337万个序列，每个线程大约有780个时钟周期。平均每个序列执行25.5次子操作，或每30.6个循环执行一次

因此，两个超线程在30.6个周期内并行执行的操作，一个线程将在35-40或17.5-20个周期内依次执行

我在哪里

我想我需要的是生成的代码，它不是那么密集/高效，以至于两个超线程在本地CPU资源上不断冲突

这些开关工作得相当好（逐模块编译时）

当编译一个模块（包括所有其他模块）时，也会这样做

-O1 -m64 -mthreads -fschedule-insns -march=native -g -Wall -c -fwhole-program

两者之间没有明显的性能差异

问题

有人对此进行过实验并取得了良好的效果吗？

你说“我想我需要的是生成的代码，它不是那么密集/高效，以至于两个超线程在本地CPU资源上不断冲突。”。那是相当误导的

您的CPU有一定数量的资源。代码将能够使用部分资源，但通常不是全部。超线程意味着您有两个线程能够使用这些资源，因此将使用这些资源中的较高百分比

你想要的是最大限度地利用资源的百分比。高效的代码首先会更高效地使用这些资源，而添加超线程只会有所帮助。通过超线程，你不会得到那么多的加速，但这是因为你已经在单线程代码中得到了加速，因为它更有效。如果你想炫耀超线程给了你巨大的加速，当然，从低效的代码开始。如果你想要最大的速度，从高效的代码开始

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现在，如果您的代码受到延迟的限制，这意味着它可以执行很多无用的指令而不会受到惩罚。使用超线程时，这些无用的指令实际上需要花费。因此，对于超线程，您希望最小化指令的数量，特别是那些被延迟隐藏且在单线程代码中没有可见成本的指令

您可以尝试使用处理器关联将每个线程锁定到一个核心。我听说，通过一些代码，这可以提高15%-50%的效率。节省的是，当处理器上下文切换发生时，缓存中的更改较少。。

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这将在运行应用程序的机器上运行得更好。

超链接可能会适得其反。 这种情况下，计算密集型负载通常会适得其反

我会尝试：

• 在bios级别禁用它并运行两个线程
• 尝试优化和使用vector SSE/AVX扩展，最终甚至手动

说明：HT很有用，因为硬件线程的调度效率比软件线程高。然而，两者都存在开销。调度2个线程比调度4更轻量级，如果您的代码已经“密集”，我会尝试“密集”执行，尽可能优化2个管道上的执行

很明显，如果你优化得更少，它的伸缩性更好，但它会更快。因此，如果您正在寻找更多的可伸缩性-这个答案不适合您。。。但是如果你想要更快的速度，试试看

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正如其他人已经指出的，优化时没有通用的解决方案，否则此解决方案应该已经嵌入到编译器中。

您可以下载OpenCL或CUDA工具包，并为图形卡实现一个版本。。。您可能可以轻松地将速度提高100倍。

对此没有单一的答案。正如您自己所注意到的，在您的情况下，较高的优化（

-O2

）比较低的优化（

-O1

）的性能更差。（不要忘记检查，例如，

-O3

）。这在很大程度上取决于您的代码和用例。你只需要进行实验和基准测试。我已经做了很多实验和基准测试：-）我更想知道我是否忽略了任何明显或模糊的东西。你能发布一些代码并展示你是如何分析你的代码的吗？你在使用OpenMP吗？@Z boson：当我在我的另一台笔记本电脑上分析时，我使用了AMD的CodeAnalyst。我的程序运行在Windows7上，在没有包装器/框架的情况下使用线程函数。我说“我需要什么”的意思是生成的代码，以便两个相同的代码序列最终实现某种类型的执行交错，以便在访问CPU资源时，它们的冲突程度较小。超线程是一种机制，当编译器在按顺序执行的管道利用率方面做得不好时，可以优化资源利用率，例如，如果一个线程由于缓存未命中而需要等待（导致管道暂停）。也就是说，在不进行攻击性指令重新排序（试图防止这种情况）的优化级别上，它将是最有效的。如果您的编译器已经很好地避免了管道

-O1 -m64 -mthreads -fschedule-insns -march=native -g -Wall -c -fwhole-program