处理器行为解释

询问之后 this question 我很困惑,决定为C编译器程序构建类似的测试。这是我的代码:

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>

#define SUMMATIONS 20000000

int main() {

    static int speedups[2101] = { 0 };

    srand((unsigned)time(NULL));

    while (1) {

        unsigned int t1, t2, t3, t4;
        signed int tmp, i, n1, n2;

        // Slow version
        t1 = clock();
        for (n1 = rand() % 50, i = 0; i < SUMMATIONS; i++) {
            n1 += 3 * i * i;
        }
        t2 = clock();

        // Optimized version
        t3 = clock();
        for (n2 = rand() % 50, i = 0; i < SUMMATIONS; i++) {
            n2 += i * i;
        }
        n2 *= 3;
        t4 = clock();

        // gather speedup statistics
        if ((int)(t2 - t1) != 0) {
            tmp = (int)(100.0f * ((float)(t2 - t1) - (float)(t4 - t3)) / (float)(t2 - t1));
            tmp = tmp < -100 ? -100 : tmp > 100 ? 100 : tmp;
            tmp = (tmp >= 0 ? 1000 : 2000) + abs(tmp);
            speedups[tmp]++;
        }

        // output statistics
        for (i = 0; i < 2101; i++) {
            if (speedups[i] != 0) {
                char s = i / 1000 == 1 ? '+' : i / 1000 == 2 ? '-' : '?';
                printf("%c%i : %i\n", s, i % 1000, speedups[i]);
            }
        }
        printf("error %i ******************\n", abs(n2-n1));

    }

    return 0;
}

根据GCC编译,带选项 -O3 -march=native

编辑

测试代码已更改,因此只有在运行时(而不是编译时)才能知道错误值,所以GCC优化器无法删除循环的代码。

结果

当运行时-将CPU命中的计数器重新计算为特定的加速值并输出计数器表。如果我们画出CPU命中与加速值,-我们会 得到这样的图表:

所以GCC让程序产生~ 20% 平均加速。

问题

我们应该 期待 CPU加速?(根据GCC编译程序预测)