Multithreading 用于并行执行的cpu性能分析

最近，我对两台不同规格的计算机进行了“并行加速”比较

1-单AMD Ryzen 7 1800x，运行频率为3.6GHz。此cpu有8个物理内核和16个逻辑内核（）

2-双Xeon 2695 v3（Haswell），在一块主板上以2.3GHz的频率运行。每个cpu有14个物理内核。因此，物理核总数为28，逻辑核总数为56（）

我在两个系统上运行了一个线程数不同的程序。我知道这可能不是一个公平的比较，因为该程序也使用大约4GB的内存，我没有告诉内存规格，但加速图表如下所示。请注意，对于每个处理器

speedup = (time of one thread on that CPU) / (time of N threads on that CPU)

因此，对于1个线程，Ryzen和Xeon都将缩放为1

如果有人看这张图表，他可能会说Xeon的加速比Ryzen好。例如，对于8核，Ryzen的加速比为3.4，而Xeon的加速比为4.69

但是，如果我们检查时间数据，我们将看到8个线程的执行时间相同。此外，Ryzen的性能优于Xeon。显然

S_ryzen = 900/263        <        S_xeon = 1188/253

S_ryzen=900/263

所以，只看加速数据，听起来是误导。另一方面，我确实希望8线程ryzen的执行时间应该比Xeon少，例如200秒，因为它具有更好的单核性能

关于这两个处理器的性能比较，可以得出什么结论？我知道xeon提供了更多的内核，但以8个内核（两者都有）为例，哪个处理器的性能更高？

让S（U，N）表示在系统U上获得的加速比，其中基线程序（加速比公式中的分子）使用1个线程，而改进后的程序使用N个线程。即:

S（U，N）=TimeU（1）/TimeU（N）

因此：

S（Xeon，8）>S（Ryzen，8）

这意味着：

TimeXeon（1）/TimeXeon（8）>TimeRyzen（1）/TimeRyzen（8）

但我们不能就任何两个执行时间之间的关系得出任何结论。我们只能说Xeon的扩展性更好（即程序能够比Ryzen更有效地利用Xeon上的额外资源），但这并不意味着它在执行时间方面表现更好。这只是一个数学上无效的结论。例如，我们不能得出TimeXeon（8）>TimeRyzen（8）的结论

不过，我们可以看到：

S（Xeon，8）>S（Xeon，4）

即:

TimeXeon（1）/TimeXeon（8）>TimeXeon（1）/TimeXeon（4）

两个TimeXeon（1）条款相互抵消，我们得到：

TimeXeon（4）>TimeXeon（8）

现在是关键的观察。为什么我们能够从两个给定的加速中推断出两个执行时间在同一个CPU上但在两个不同的CPU上是如何相关的？因为在同一个CPU上，两个加速的基线是相同的，这使我们能够相互抵消它们

那么，我们如何在两个不同的CPU上进行相同的推导呢？通过使用共享基线或参考系统。通常，选择一些旧系统作为基线。例如，您可以在这里选择Willamette，它是2000年发布的奔腾4处理器。当然，您需要选择一个可以运行实验的系统来测量基线执行时间。因此，加速比可按以下公式计算：

Sref（U，N）=timewillamete（1）/TimeU（N）

从本质上讲，TimeWillamette（1）成为共享术语。这个公式比前一个公式有用得多。例如，您可以很容易地计算S（U，N），只给出Sref（U，N），如下所示：

S（U，N）=Sref（U，N）/Sref（U，1）

因此，如果Sref（Xeon，8）>Sref（Xeon，4），那么从数学上可以推断出TimeXeon（8）Sref（Ryzen，8），那么从数学上可以推断出TimeXeon（8） 使用此方法规范化性能度量。SPEC CPU 2006套件：

SPEC使用了一个历史悠久的Sun系统，即“Ultra Enterprise 2” 1997年推出，作为参考机器。参考机器 与参考机器一样，使用296 MHz UltraSPARC II处理器 对于CPU2000。但这两个套件的参考机器不是 相同：CPU2006参考机具有更好的性能 缓存，CPU2000参考机器无法容纳足够的内存 运行CPU2006的内存

2017年CPU规格使用：

参考机器是历史上的Sun Microsystems服务器Sun 使用2100 MHz UltraSPARC IV+芯片发射V490。UltraSPARC IV+被激活 2006年推出，比CPU2000和 CPU2006参考机器（300 MHz 1997 UltraSPARC II）

无论是来自同一系统还是不同系统，都可以对规范化的数字进行相互比较

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因此，参考系统应该是比所有感兴趣的系统（即可以相互比较的系统）更古老（特别是更慢）的最现代的系统。

您是如何测量线程时间的？什么操作系统？这个（显然不是很可扩展的）程序做什么？您尝试过其他程序吗？非常感谢您的详细解释。我只是想知道为什么参考系对于结论来说应该是相当古老的。例如，Xeon Haswell将于2014年上市，Ryzen将于2017年左右上市。我认为2012年的机器是一个很好的参考，因为我的两台机器是在2012年之后发布的。当然，如果有人想将2012年的机器与2014年和1027年进行比较，他必须选择2010年的参考。我说得对吗？或者有一个逻辑选择非常旧的参考？顺便说一句，仅供参考，该程序是一个分子模拟程序。由于Xeon机器有2个CPU，我们总共看到56个内核。问题是，当使用逻辑co时，这两台机器都会降级