c# - 为什么 Mono 运行简单方法的速度较慢,而 RyuJIT 运行速度明显更快?
问题描述
出于好奇,我创建了一个简单的基准,但无法解释结果。
作为基准数据,我准备了一个带有一些随机值的结构数组。准备阶段没有基准:
struct Val
{
public float val;
public float min;
public float max;
public float padding;
}
const int iterations = 1000;
Val[] values = new Val[iterations];
// fill the array with randoms
基本上,我想比较这两种钳位实现:
static class Clamps
{
public static float ClampSimple(float val, float min, float max)
{
if (val < min) return min;
if (val > max) return max;
return val;
}
public static T ClampExt<T>(this T val, T min, T max) where T : IComparable<T>
{
if (val.CompareTo(min) < 0) return min;
if (val.CompareTo(max) > 0) return max;
return val;
}
}
这是我的基准方法:
[Benchmark]
public float Extension()
{
float result = 0;
for (int i = 0; i < iterations; ++i)
{
ref Val v = ref values[i];
result += v.val.ClampExt(v.min, v.max);
}
return result;
}
[Benchmark]
public float Direct()
{
float result = 0;
for (int i = 0; i < iterations; ++i)
{
ref Val v = ref values[i];
result += Clamps.ClampSimple(v.val, v.min, v.max);
}
return result;
}
我正在使用BenchmarkDotNet 0.10.12 版进行两项工作:
[MonoJob]
[RyuJitX64Job]
这些是我得到的结果:
BenchmarkDotNet=v0.10.12, OS=Windows 7 SP1 (6.1.7601.0)
Intel Core i7-6920HQ CPU 2.90GHz (Skylake), 1 CPU, 8 logical cores and 4 physical cores
Frequency=2836123 Hz, Resolution=352.5940 ns, Timer=TSC
[Host] : .NET Framework 4.7 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.3062.0
Mono : Mono 5.12.0 (Visual Studio), 64bit
RyuJitX64 : .NET Framework 4.7 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.3062.0
Method | Job | Runtime | Mean | Error | StdDev |
---------- |---------- |-------- |----------:|----------:|----------:|
Extension | Mono | Mono | 10.860 us | 0.0063 us | 0.0053 us |
Direct | Mono | Mono | 11.211 us | 0.0074 us | 0.0062 us |
Extension | RyuJitX64 | Clr | 5.711 us | 0.0014 us | 0.0012 us |
Direct | RyuJitX64 | Clr | 1.395 us | 0.0056 us | 0.0052 us |
我可以接受 Mono 在这里一般来说有点慢。但我不明白的是:
为什么 Mono 运行该Direct
方法的速度比Extension
记住Direct
使用非常简单的比较方法而Extension
使用带有其他方法调用的方法要慢?
RyuJIT 在这里展示了简单方法的 4 倍优势。
谁能解释一下?
解决方案
由于没有人想做一些反汇编的东西,我回答我自己的问题。
原因似乎是 JIT 生成的本机代码,而不是评论中提到的数组边界检查或缓存问题。
RyuJIT 为该ClampSimple
方法生成了一个非常有效的代码:
vucomiss xmm1,xmm0
jbe M01_L00
vmovaps xmm0,xmm1
ret
M01_L00:
vucomiss xmm0,xmm2
jbe M01_L01
vmovaps xmm0,xmm2
ret
M01_L01:
ret
它使用 CPU 的本机ucomiss
操作来比较float
s,并使用快速操作在 CPU 的寄存器之间movaps
移动这些s。float
扩展方法比较慢,因为它有几个函数调用System.Single.CompareTo(System.Single)
,这里是第一个分支:
lea rcx,[rsp+30h]
vmovss dword ptr [rsp+38h],xmm1
call mscorlib_ni+0xda98f0
test eax,eax
jge M01_L00
vmovss xmm0,dword ptr [rsp+38h]
add rsp,28h
ret
让我们看一下 Mono 为该ClampSimple
方法生成的本机代码:
cvtss2sd xmm0,xmm0
movss xmm1,dword ptr [rsp+8]
cvtss2sd xmm1,xmm1
comisd xmm1,xmm0
jbe M01_L00
movss xmm0,dword ptr [rsp+8]
cvtss2sd xmm0,xmm0
cvtsd2ss xmm0,xmm0
jmp M01_L01
M01_L00:
movss xmm0,dword ptr [rsp]
cvtss2sd xmm0,xmm0
movss xmm1,dword ptr [rsp+10h]
cvtss2sd xmm1,xmm1
comisd xmm1,xmm0
jp M01_L02
jae M01_L02
movss xmm0,dword ptr [rsp+10h]
cvtss2sd xmm0,xmm0
cvtsd2ss xmm0,xmm0
jmp M01_L01
M01_L02:
movss xmm0,dword ptr [rsp]
cvtss2sd xmm0,xmm0
cvtsd2ss xmm0,xmm0
M01_L01:
add rsp,18h
ret
Mono 的代码转换floats
为double
s 并使用comisd
. 此外,在准备返回值时,还有奇怪的“转换翻转” float
➞ double
➞ 。float
而且在内存和寄存器之间还有更多的移动。这就解释了为什么 Mono 的简单方法代码比 RyuJIT 的代码慢。
方法代码与 RyuJIT的Extension
代码非常相似,但同样有奇怪的转换翻转float
➞ double
➞ float
:
movss xmm0,dword ptr [rbp-10h]
cvtss2sd xmm0,xmm0
movsd xmm1,xmm0
cvtsd2ss xmm1,xmm1
lea rbp,[rbp]
mov r11,2061520h
call r11
test eax,eax
jge M0_L0
movss xmm0,dword ptr [rbp-10h]
cvtss2sd xmm0,xmm0
cvtsd2ss xmm0,xmm0
ret
似乎 RyuJIT 可以生成更高效的代码来处理float
s。Mono 将float
s 视为double
s 并每次转换值,这也会导致 CPU 寄存器和内存之间的额外值传输。
请注意,所有这些仅对 Windows x64 有效。我不知道这个基准在 Linux 或 Mac 上的表现如何。
推荐阅读
- python - Visual Studios 代码,虚拟环境问题
- database - 查询嵌套在键中的数据
- c++ - Point to a struct member?
- python - 如何修复 discord.ext.commands.errors.CommandNotFound: Command "image" is not found 错误?
- reactjs - Nextjs - 从 getServerSideProps 获取受保护的请求
- airflow - 在运算符中使用 dag_run.conf
- sqlite - django.db.utils.OperationalError:靠近“DUPLICATE”:语法错误
- python - 将数据从 aws s3 存储桶迁移到 GCS
- mysql - MySQL 归档数据的最佳实践
- javascript - 在订阅表单中打印多次错误