Question

阅读branch predication后，我试图了解它是如何运作的。

我写了一个基本测试（下面）。

我认为在第一个循环之后，php知道数组是如何构造的并且预测条件($items[$i] <= 150000)的结果，但是第二个循环的时间与第一个循环相同，并且似乎没有从分支预测中受益

有些问题：

也许php不支持分支预测？
也许我不明白分支预测？
我的测试错误/有其他性能问题？

我的测试：

$count = 300000;
$items = array();
$found = 0;

// build array
for ($i = 0; $i <= $count; $i++) {
    array_push($items, rand(0, $i));
}

// first loop with no predication benefit
// ------------------------------------
$time_start = microtime(true);

for($i = 0; $i <= $count; $i++) {
    $found = ($items[$i] <= 150000) ? $found+1 : $found;
}

$time_end = microtime(true);
$time = $time_end - $time_start;
// ------------------------------------

echo "first loop\r\n";
echo 'Found:'. $found . "\r\n";
echo 'End:'  . $time  . "\r\n";

// reset counter
$found = 0;

// second loop with predication benefit
// ------------------------------------
$time_start = microtime(true);

for($i = 0; $i <= $count; $i++) {
    $found = ($items[$i] <= 150000) ? $found+1 : $found;
}

$time_end = microtime(true);
$time = $time_end - $time_start;
// ------------------------------------

echo "second loop\r\n";
echo 'Found:'. $found . "\r\n";
echo 'End:'  . $time  . "\r\n";

输出

first loop
Found:254052
End:0.093052864074707
second loop
Found:254052
End:0.092923879623413

http://codepad.org/Zni0b5rS

Answer 1

<强> TL; TR

分支预测是硬件功能。

在这种情况下，受益于硬件功能的编程语言是C. （PHP用C语言编写）。或者真正说出了从PHP的C源代码编译的机器代码。所以是的，你已经从分支预测中受益了，但不是你想象的那样。

受益于分支预测发生在更低的水平上。基本上你需要知道后续的机器（！）命令在执行之前被加载到CPU的管道中。但加载命令需要时间。

如果要执行条件跳转命令，如果条件求值为true，则管道中的后续命令可能不再是最新的，因为跳转命令告诉CPU继续从完整加载命令（机器（！））代码中的不同位置 - 跳转目标 - 在这种情况下。

这意味着CPU需要刷新现有管道并使用启动跳转目标位置的命令重新填充它。如果在该位置存在另一个跳跃目标，则会再次发生相同的跳跃目标。请注意，条件跳转是最常见的机器代码命令之一。

也就是说，命令管道的性能基本上是不够的。

如果CPU可能很聪明并猜测条件评估为真，即使在之前得到评估，该怎么办？它可以在将跳转命令加载到管道中后立即从该跳转目标加载命令。请注意，加载不等于执行！同样，CPU在评估条件之前尝试猜测。如果猜测错误，CPU当然仍然需要刷新管道并用正确的命令重新填充它。但是，与不猜测相比，冲洗的可能性要好得多。

有多种算法可以实现猜测，从静态方法到动态方法，考虑到目前代码所做的工作。它们非常复杂，成功率非常高。回到维基百科，解释算法：

https://en.wikipedia.org/wiki/Branch_predictor

返回PHP代码;即使第一个循环也可能从分支预测中受益。

是的，显然两个循环都是相同的，因此只需要执行一次。但是，PHP作为一种解释性编程语言，对于分析这些硬件功能来说是一个太高的层次，因为幕后发生的事情太多了。（甚至可能在循环之间切换任务）。

顺便说一句，如果您在C中编写可比较的代码，C编译器可能会选择这样做。例如gcc可以检测到很多这样的情况。（太棒了！）但是，这已经发生在编译时，甚至在运行时之前。

如果您愿意分析分支预测，使用汇编语言和GDB调试器可以显示它在实践中工作。

PHP：了解分支预测的工作原理

1 个答案: