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理解CPU分支预测提高代码效率

归档日期:07-20       文本归类:指令调度      文章编辑:爱尚语录

  技术传播的价值,不仅仅体现在通过商业化产品和开源项目来缩短我们构建应用的路径,加速业务的上线速率,也会体现在优秀程序员在工作效率提升、产品性能优化和用户体验改善等小技巧方面的分享,以提高我们的工作能力。

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  从本期开始,我们将邀请来自阿里巴巴各个技术团队的程序员,涵盖中间件、前端、移动开发、大数据和人工智能等多个技术领域,分享他们在工作中的小技巧, 内容力求简短、实用和可操作。

  第一期的分享嘉宾,是来自阿里巴巴中间件技术团队的程序员 - 断岭,他是阿里微服务开源项目 Dubbo 的项目组成员,也是Java线上诊断开源项目 Arthas 的负责人。

  Dubbo: 是一款高性能、轻量级的开源Java RPC框架,提供了三大核心能力:面向接口的远程方法调用,智能容错和负载均衡,以及服务自动注册和发现;

  ChannelEventRunnable: Dubbo 里所有网络事件的回调接口;

  JMH:即Java Microbenchmark Harness,是专门用于代码微基准测试的工具套件。在性能优化的过程中,可以使用JMH对优化的结果进行量化的分析。

  在Stack Overflow上有一个非常著名的问题:为什么处理有序数组要比非有序数组快?从问题的结论来看,是分支预测对代码运行效率的提升起到了非常重要的作用。

  现今的CPU是都支持分支预测(branch prediction)和指令流水线(instruction pipeline),这俩的结合可以极大的提高CPU的工作效率,从而提高代码执行效率。但这仅适用于简单的if跳转,但对于Switch跳转,CPU则没有太好的解决办法,因为Switch本质上是据索引,是从地址数组里取地址再跳转。

  要提高代码执行效率,一个重要的实现原则就是尽量避免CPU把流水线清空,从Stack Overflow上的讨论结果来看,通过提高分支预测的成功率,是可以降低CPU对流水线清空的概率。那么,除了在硬件层面,是否可以考虑代码层面帮CPU把判断提前,来提高代码执行效率呢?

  可以看到,提前if判断提高了近3倍的代码效率,这种技巧可以放在性能要求严格的地方。

  分支预测在stackoverflow上有一个非常有名的问题:[为什么处理有序数组要比非有序数组快?](博文来自:横云断岭的专栏

  目录背景问题的提出分析优化结论补充知识Pipeline分支预测器没有分支预测器会怎样?有分支预测期的pipeline常见的分支预测器引出 我写了一篇关于statickey的文章,statickey主要...博文

  本文继续介绍23种设计模式系列之单例模式。概念:java中单例模式是一种常见的设计模式,单例模式的写法有好几种,这里主要介绍三种:懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例。单例模式有以下特点:1...博文来自:一个本科小生的奋斗史

  分支预测(BranchPrediction)是现代处理器用来提高CPU执行速度的一种手段,其对程序的分支流程进行预测,然后预先读取其中一个分支的指令并解码来减少等待译码器的时间....博文来自:Rprop

  cpu分支预测对性能的影响现在的cpu一般都支持分支预测功能。维基百科中有以下描述:在计算机体系结构中,分支预测器(英语:Branchpredictor)是一种数字电路,在分支指令执行结束之前猜测哪一...博文来自:Longyu_wlz的博客

  1.流水线(Pipeline)MCU/CUP的设计都会涉及到流水线,此处主要介绍AMD/Inter的PC计算机CPU的流水线处理器都按照相同的模式运行。首先,根据指令指针指向的地址取得下...博文来自:飞鹤的程序员人生

  先说结果,由于CPU乱序执行和分支预测功能,可以通过判断需要读取的页面是否被cache缓存来判断内存中存在什么内容。简单粗暴,直接上本帅改过的代码,含中文注释,不谢。另外膜拜下这份源码的大神。再另外一...博文来自:的博客

  一种提高多核CPU并行效率的构想Cpu多核技术,最初由蓝色巨人IBM在1999年10月微处理器论坛中提出来,在那个别论坛上它披露了双核心Power4的研发计划,并于2000年以180纳米铜导线搭绝...博文来自:zcpxieqing的专栏

  Rocket是基于RISC-V指令集架构的开源处理器,具有分支预测功能,其实现了GShare分支预测机制,在分析Rocket处理器分支预测处理过程、分支预测实现原理的基础上,利用模拟器进行了性能测试,...博文来自:leishangwen的专栏

  背景条件分支指令通常具有两路后续执行分支。即不采取(nottaken)跳转,顺序执行后面紧挨JMP的指令;以及采取(taken)跳转到另一块程序内存去执行那里的指令。是否条件跳转,只有在该分支指令在指...博文来自:weixin_33842328的博客

  没错,我想提高CPU占用率…… 我有一个模块需要进行复杂的计算,已经经过了算法优化和硬件加速,但是依然需要很多CPU算力,提高CPU的利用率可以降低计算时间。 在Android的Linux层上测试这个论坛

  之前一直困惑任务一直在运行,CPU是如何提高使用效率的?下面博主将按照自己的的理解来说明这个问题。图中有两个任务A,B按照以往没有操作系统的情况下就不需使用一个任务一个任务的运行所以连个任务运行完就的...博文来自:telrob的博客

  学习汇编的时候,对cpu的认识有助于对汇编语言的理解,因为汇编语言功能可以直接对cpu中的寄存器进行操作。以8086cpu为例子,8086cpu是16位的,那么16位cpu具有哪些性质呢?运算器一次最...博文来自:lemonTree的博客

  插件vsvim(模拟基本的vim操作,比vscode中的那个插件流畅多了,与vs冲突的键可以修改)CodeMaid(很实用,提供文件切换,代码结构,代码整理等功能,插件很小)qttools(可以在vs...博文来自:CodingDodo的博客

  1结论通过本次性能优化,总结了几条经验。■频繁的加解锁会提高系统空间的CPU占用率锁在内核的实现是通过队列来实现的,加锁操作把线程放入等待队列,解锁操作是才能够等待队列获取一个线程来获取锁。所以频繁的...博文来自:廖先贵的专栏

  前边我们讲了,多线程的世界,多线程的基础操作,多线程协作,多线程管理——线程池。其中多线程为什么麻烦,就因为线程并行操作,对共享资源的争夺,会出现线程安全问题。而我们解决线程安全问题的方案是同...博文来自:学会改变自己——才能突破

  一.实验目的(1)加深对指令调度技术的理解。(2)加深对延迟分支技术的理解。(3)熟练掌握用指令调度技术解决流水线中的数据冲突的方法。(4)进一步理解指令调度技术对CPU性能的改进。(5)进一步理解延...博文来自:ReliaM的博客

  前言最近想整理下AFNetworking中https认证部分的代码逻辑,结果看到个神奇的东西__builtin_expect,竟然不知道这是干嘛的,搜索了一整子,记录一下,可以作为一个优化点/**__...博文来自:Deft_MKJing的博客

  前言:计算机的内存都是以字节为单位来划分的,CPU一般都是通过地址总线来访问内存的,一次能处理几个字节,就命令地址总线个字节,就命令地址总线个字节,...博文来自:博观而约取

  MongoDB云上灾备:如何快速复制阿里异地灾备、多活架构阅读数1334

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