有没有办法我可以编写一个“工具”，它可以分析从 C/C++ 程序生成的 x86 汇编语言并以这种方式测量性能，如果我在 1GHz 或 3GHz 处理器上运行它并不重要？
我更多地考虑指令吞吐量？我怎么能写出这样的工具？这有没有可能？
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我很确定这必须等同于停止问题，在这种情况下无法完成。诸如分支预测、内存访问和内存缓存之类的事情都会改变性能，而与运行程序的 CPU 的速度无关。
于 2013-07-17T20:51:08.793 回答
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好吧，你可以，但它的相关性非常有限。您无法仅通过查看说明来判断运行时间。
缓存使用情况如何？“更长”的代码对缓存更友好，因此速度更快。
某些 CPU 指令可以并行和乱序执行，但最终行为很大程度上取决于硬件。
如果您真的想尝试一下，我建议您为 valgrind 编写一个工具。您实际上将在模拟环境下运行程序，确保您可以复制真实世界 CPU 的行为（这是具有挑战性的部分）。
编辑：为了清楚起见，我假设您想要从实际输入中提取的动态分析。如果您想要静态分析，那么正如另一个答案所指出的那样，您将处于“不可判定的领域”（您甚至无法检测到给定代码是否永远循环）。
编辑 2：忘记在第二点中包含乱序案例。
于 2013-07-17T20:56:24.840 回答
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这是可能的，但前提是该工具知道它正在为其投射性能的处理器的所有内部结构。由于了解“所有”内部结构就等于构建自己的处理器，因此您会正确地猜测这不是一件容易的事。因此，您需要做出很多假设，并希望它们不会对您的答案产生太大影响。不幸的是，对于超过几百条指令的任何东西，这些假设（例如，所有内存读取都在 L1 数据缓存中找到并且有 4 个周期延迟；所有指令都在 L1 指令缓存中，但之后在跟踪缓存中）会影响您的答案. 时钟速度可能是最容易处理的变量，但其他所有变量的细节因处理器而异。
当前的处理器是“推测的”、“超标量的”和“无序的”。推测意味着他们在计算出正确的选择之前选择他们的代码路径，然后如果他们的猜测是错误的，则返回并从分支重新开始。超标量意味着有时可以同时执行多个不依赖于彼此的指令——但只能以某些组合方式执行。乱序意味着有一个指令池等待执行，处理器根据它们的输入何时准备好来选择何时执行它们。
更糟糕的是，指令不会立即执行，而且它们确实占用的周期数（以及它们在此期间占用的资源）也各不相同。分支预测的准确性很难预测，并且处理器需要不同数量的周期才能恢复。缓存大小不同，访问时间不同，并且有不同的算法来决定缓存什么。如果不参考它正在执行的处理器，就没有关于“程序集执行速度有多快”的有意义的概念。
不过，这并不意味着您无法对此进行推理。您越能缩小目标处理器的范围，越能限制正在评估的代码，就越能更好地预测代码的执行方式。Agner Fog 对当前一代 x86 处理器的异同有很好的中级介绍： http ://www.agner.org/optimize/microarchitecture.pdf
此外，英特尔免费提供了一个非常有用（而且令人惊讶地未知）的工具，它可以为他们最近几代的处理器回答很多这些问题。如果您试图在一个紧密的循环中测量几十条指令的性能和交互，IACA 可能已经做了您想要的。可以对数据的界面和表示进行各种改进，但在尝试编写自己的代码之前绝对值得一试：
http://software.intel.com/en-us/articles/intel-architecture-code-analyzer
据我所知，没有 AMD 等价物，但如果有的话，我很想听听。
于 2013-07-19T06:34:35.793 回答