Intel C++ 9.0編譯器優(yōu)化效果測(cè)試

1、Intel C+ 9.0編譯器優(yōu)化效果測(cè)試摘要本文主要針對(duì)Intel+9.0編譯器在Visual+6.0環(huán)境下對(duì)一些常用的功能性操作的優(yōu)化作用進(jìn)展了測(cè)試驗(yàn)證。主要從對(duì)采用編譯器前后的程序運(yùn)行時(shí)間進(jìn)展比擬來(lái)進(jìn)展判斷。測(cè)試范圍主要集中于對(duì)線程的切換時(shí)間，轉(zhuǎn)異常以及異?；謴?fù)時(shí)間，高優(yōu)先級(jí)線程搶先時(shí)間以及信號(hào)量響應(yīng)時(shí)間方面。此外，還對(duì)一些常用的數(shù)學(xué)函數(shù)的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)展了測(cè)試比擬。得出的測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)論能對(duì)采用此編譯器的用戶有一定的參考價(jià)值和借鑒作用。關(guān)鍵詞Intel+，Visual+，編譯器，優(yōu)化當(dāng)今許多計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，如天氣預(yù)報(bào)、信號(hào)處理以及軍事上的彈道跟蹤等，它們對(duì)程序處理速度的要求都是相當(dāng)高的。否那

2、么就會(huì)導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏向或者失去其意義。要進(jìn)步程序的運(yùn)算速度，一般通過(guò)以下幾個(gè)方面的改良措施來(lái)進(jìn)展：1采用新的處理速度更快的硬件設(shè)備，如更快的PU，更大的內(nèi)存，以及更快的I/設(shè)備等。但這顯然會(huì)導(dǎo)致本錢的大量增加，并非是一種合適于任何單位的實(shí)際的改良措施。2更加優(yōu)化的程序設(shè)計(jì)方法，如在程序中引入多線程、并行等處理方法。這是一種比擬有效的方法，當(dāng)然對(duì)程序設(shè)計(jì)人員以及編程人員的程度有更高的要求。3采用一些優(yōu)化軟件，這也是一種簡(jiǎn)便有效的方法。另外假如和其他兩種方法配合使用，對(duì)于一些要求大幅度進(jìn)步處理速度的場(chǎng)合下，也將是非常有幫助的。采用優(yōu)化型編譯器就屬于上面介紹的第三種方法。處理器由于受數(shù)據(jù)相關(guān)、條件轉(zhuǎn)

3、移和資源沖突等原因，指令級(jí)并行度受到極大的限制。通過(guò)優(yōu)化編譯器對(duì)指令序列進(jìn)展重組，以及采用軟件與硬件相結(jié)合的方法處理數(shù)據(jù)相關(guān)、條件轉(zhuǎn)移和資源沖突等，可以大大進(jìn)步處理器的指令級(jí)并行度，使在一定時(shí)間內(nèi)可發(fā)射盡可能多的指令數(shù)。另外，優(yōu)化編譯器還能根據(jù)處理器中先行指令窗口的大小，把沒(méi)有數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)和功能部件沖突，或者沖突和相關(guān)比擬少的指令調(diào)度到同一個(gè)先行指令窗口中，使這些指令超越它前面的指令先發(fā)射到操作部件中去，從而進(jìn)步功能部件的利用率，這樣就能進(jìn)一步進(jìn)步處理器的性能。一般來(lái)講，實(shí)現(xiàn)程序的優(yōu)化調(diào)度需要軟件主要是編譯器和硬件的共同結(jié)合才能獲得比擬好的調(diào)度效果。Intel+編譯器作為一款專門針對(duì)In

4、tel型處理器進(jìn)展優(yōu)化的編譯器，它們二者的結(jié)合從理論上能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，能對(duì)程序的執(zhí)行效能有某些方面和一定程度的進(jìn)步。測(cè)試中處理器應(yīng)選擇Intel系列的產(chǎn)品，實(shí)際使用的處理器為Intel奔騰4處理器1.8GHZ，內(nèi)存為256B；操作系統(tǒng)考慮通用性和廣泛性，為indsXP系統(tǒng)，編程環(huán)境為Visual+6.0。針對(duì)越來(lái)越多的多線程編程應(yīng)用，線程間的開(kāi)銷諸如線程間的切換時(shí)間、高優(yōu)先級(jí)線程的搶先時(shí)間以及線程對(duì)信號(hào)量的響應(yīng)時(shí)間等指標(biāo)成為制約程序執(zhí)行速度的一個(gè)重要方面。減少線程的額外開(kāi)銷時(shí)間對(duì)進(jìn)步程序的運(yùn)行速度是非常有意義的。2.1測(cè)試指標(biāo)這里主要包括四個(gè)測(cè)試指標(biāo)，1線程的切換時(shí)間。2高優(yōu)先級(jí)線程的搶先時(shí)間

5、。3信號(hào)量響應(yīng)時(shí)間。4線程轉(zhuǎn)異常以及異?；謴?fù)時(shí)間。2.2測(cè)試方法測(cè)試中，啟動(dòng)的線程開(kāi)場(chǎng)無(wú)條件循環(huán)運(yùn)行。以對(duì)指標(biāo)(1)的測(cè)試為例，循環(huán)中只進(jìn)展運(yùn)行次數(shù)累加和線程切換的操作，無(wú)其他附加操作，直至給出完畢事件，終止線程并給出線程的運(yùn)行次數(shù)和時(shí)間。測(cè)試的計(jì)算結(jié)果都是在忽略線程本身的開(kāi)銷的情況下得出的，這里線程自身所花費(fèi)的時(shí)間通過(guò)測(cè)試比擬占總花費(fèi)的時(shí)間的比例是非常小的，對(duì)計(jì)算結(jié)果沒(méi)有太大的影響。另外假設(shè)在線程中參加對(duì)線程本身開(kāi)銷的統(tǒng)計(jì)，將會(huì)引入其他的操作，同樣會(huì)有一定的時(shí)間開(kāi)銷，仍然會(huì)有誤差存在。測(cè)試中對(duì)每一個(gè)測(cè)試工程皆進(jìn)展五次重復(fù)測(cè)試，對(duì)得出的五個(gè)值取平均。2.3測(cè)試流程這里的測(cè)試流程以對(duì)指標(biāo)(1)的

6、測(cè)試為例以流程圖的形式加以說(shuō)明，后面三項(xiàng)的測(cè)試與此相似。2.4測(cè)試步驟2.4.1線程切換時(shí)間測(cè)試的根本步驟1創(chuàng)立兩個(gè)一樣優(yōu)先級(jí)的線程1和2。2運(yùn)行線程1得到線程1的當(dāng)前運(yùn)行次數(shù)后，立即切換到線程2。3運(yùn)行線程2得到線程2的當(dāng)前運(yùn)行次數(shù)后，立即切換到線程1。4重復(fù)第2步和第3步，直到給出完畢事件。5得到2至4步所花費(fèi)的全部時(shí)間和兩線程分別的運(yùn)行次數(shù)。6計(jì)算線程間的切換時(shí)間。這里設(shè)所花費(fèi)的時(shí)間為eplasedtie，分別運(yùn)行的次數(shù)為rununt1和rununt2，那么切換時(shí)間為eplasedtie/(rununt1+rununt2-1)。以下幾項(xiàng)與此類似。圖1線程切換時(shí)間測(cè)試流程2.4.2高優(yōu)先級(jí)

7、線程搶先時(shí)間測(cè)試的根本步驟1創(chuàng)立兩個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的線程，假定線程1的優(yōu)先級(jí)高于線程2。2得到線程1的當(dāng)前運(yùn)行次數(shù)后，線程1將優(yōu)先級(jí)降到低于線程2，線程1被線程2搶先。3得到線程2的當(dāng)前運(yùn)行次數(shù)后，線程2將優(yōu)先級(jí)降到低于線程1，線程2被線程1搶先。4重復(fù)第2步和第3步，直到給出完畢事件。5得到2至4步所花費(fèi)的全部時(shí)間和兩線程分別運(yùn)行的次數(shù)。6計(jì)算高優(yōu)先級(jí)線程搶先時(shí)間。2.4.3信號(hào)量響應(yīng)時(shí)間測(cè)試的根本步驟1創(chuàng)立信號(hào)量1和信號(hào)量2。2建有一樣優(yōu)先級(jí)的線程1和2，并分別懇求獲得信號(hào)量1和信號(hào)量2。3釋放一個(gè)信號(hào)量1。4線程1獲得信號(hào)量1，得到當(dāng)前運(yùn)行次數(shù)后，立即釋放信號(hào)量2。5線程2獲得信號(hào)量2，得到

8、當(dāng)前運(yùn)行次數(shù)后，立即釋放信號(hào)量1。6重復(fù)第4和第5步，直到給出完畢事件。7得到4至6步所花費(fèi)的全部時(shí)間和兩線程分別運(yùn)行的次數(shù)。8計(jì)算線程對(duì)信號(hào)量的響應(yīng)時(shí)間。2.4.4轉(zhuǎn)異常以及從異?；謴?fù)時(shí)間的測(cè)試步驟1創(chuàng)立運(yùn)行一個(gè)線程。2在線程中給出一個(gè)異常。3異常處理中得出當(dāng)前異常次數(shù)。4重復(fù)第2和第3步，直到給出完畢事件。5得到2至4步所花費(fèi)的全部時(shí)間和異常產(chǎn)生的總次數(shù)。6計(jì)算轉(zhuǎn)異常以及從異?；謴?fù)的時(shí)間。2.5測(cè)試結(jié)果表1線程額外開(kāi)銷測(cè)試比照測(cè)試工程線程切換時(shí)間高優(yōu)先級(jí)搶占時(shí)間信號(hào)量響應(yīng)時(shí)間轉(zhuǎn)異常以及從異?；謴?fù)時(shí)間未使用Intel+編譯器us1.122.272.3814.59使用Intel+編譯器(us)

9、1.092.262.379.212.6測(cè)試結(jié)論從以上四項(xiàng)的測(cè)試結(jié)果可以看出，除了轉(zhuǎn)異常以及從異?；謴?fù)在使用了Intel+編譯器后，執(zhí)行效率有了較大進(jìn)步約能進(jìn)步1/3外，其他幾項(xiàng)在使用編譯器前后幾乎沒(méi)有什么變化。從這里可以看出使用Intel+編譯器編譯的代碼對(duì)處理異常時(shí)的處理器能有優(yōu)化效果，執(zhí)行效率能有較大的進(jìn)步；對(duì)于線程間的響應(yīng)和切換卻幾乎達(dá)不到優(yōu)化的效果。前面提到的諸多應(yīng)用領(lǐng)域，大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算是必需的。許多程序的主體就是大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，運(yùn)算速度對(duì)程序的執(zhí)行速度也就會(huì)有決定性的影響。假設(shè)能進(jìn)步數(shù)學(xué)運(yùn)算的速度，相應(yīng)的程序的執(zhí)行效率就將會(huì)得到進(jìn)步。3.1測(cè)試工程測(cè)試工程包括常用的三角函數(shù)運(yùn)算和一些

10、開(kāi)方、次方、求模、對(duì)數(shù)等常規(guī)運(yùn)算。畢竟大量的復(fù)雜的運(yùn)算也是由以上運(yùn)算組合的。3.2測(cè)試方法這里對(duì)每一項(xiàng)的測(cè)試都使用一樣的測(cè)試方法，即讓每種運(yùn)算都運(yùn)行固定的大量次數(shù)這里采用百萬(wàn)次，得到運(yùn)行前后的時(shí)間值，求出二者之間的差值，即是運(yùn)行固定次數(shù)的時(shí)間。再對(duì)同一種運(yùn)算使用Intel+編譯器進(jìn)展編譯前后的運(yùn)行時(shí)間值進(jìn)展比擬即可。測(cè)試中進(jìn)展運(yùn)算的函數(shù)參數(shù)皆為雙精度型，對(duì)于同一種運(yùn)算在使用Intel+編譯器前后皆使用一樣的參數(shù)，防止因帶入?yún)?shù)的不同而影響比照判斷。測(cè)試中對(duì)每一個(gè)測(cè)試工程皆進(jìn)展十次重復(fù)測(cè)試，對(duì)得出的十個(gè)值取平均。3.3測(cè)試結(jié)果表2百萬(wàn)次運(yùn)算時(shí)間比照測(cè)試工程sinstansqrtpfdLg10未采

11、用Intel+編譯器(s)0.1710.1390.2280.0460.3730.2620.120采用Intel+編譯器(s)0.0540.0970.0810.0310.1040.0490.0623.4測(cè)試結(jié)論從以上對(duì)各項(xiàng)數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算所耗時(shí)間的測(cè)試中可以看出，Intel+編譯器對(duì)數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算的優(yōu)化效果是比擬明顯的。針對(duì)不同的運(yùn)算，優(yōu)化效果也不盡一樣。對(duì)于同種運(yùn)算在使用Intel+編譯器前后最差的也能將時(shí)間縮短至約原來(lái)的2/3，最好的能到達(dá)約原來(lái)的1/5。由此可以看出，假設(shè)將其用于涉及有較大運(yùn)算量的程序中，必將較大地進(jìn)步程序的處理速度，較好的滿足我們?cè)趹?yīng)用中對(duì)程序速度的要求。從以上各項(xiàng)指標(biāo)的比照測(cè)試中，可以得出在減少線程間的轉(zhuǎn)換開(kāi)銷方面Intel+編譯器并不能發(fā)揮什么作用，對(duì)于線程本身轉(zhuǎn)異常以及從異?；謴?fù)方面卻能有較大的進(jìn)步?？紤]到異常和中斷處理機(jī)制的相似性，我們也可推斷出其對(duì)中斷處理效率的進(jìn)步也應(yīng)該是有較大作用的。在數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算方面，它能發(fā)揮出較大的作用，能較明顯地進(jìn)步數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算的效率。因此我們認(rèn)為經(jīng)Intel+編譯器編譯過(guò)的數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算的代碼能更為高效的執(zhí)行，這對(duì)包含較多數(shù)學(xué)運(yùn)算的應(yīng)用程序來(lái)