返回的cpu时钟时间必须在运行中完全相同吗？

Question

我有用C ++编写的大项目。它可能有一些稳定性问题（即随机运行时间），但我不确定。据我所知，由于操作系统的多任务处理，执行时间（由挂钟时间测量）在运行之间可能会有所不同。但我不知道，稳定程序是否正常，在具有相同输入的运行中，CPU时钟时间测量的执行时间不同。我尝试使用time.h中的clock()和

boost::chrono:::process_user_cpu_clock::now();

但在这两种情况下，我都会在图表上看到尖峰。我将举例说明此类图表。这里Y轴 - 执行时间，X轴 - 相同程序的连续运行，在相同的输入数据上。红色图表 - 挂钟时间，红色 - cpu时钟时间，由time.h（time.h）拍摄。

当然我们假设我们的程序是稳定的，并且没有任何随机行为。那么，有可能吗？平台是Windows 7。

Answer 1

  

当然我们假设我们的程序是稳定的，并且没有任何   随机行为。那么，有可能吗？

如果您的程序在桌面上运行，这种可变性是典型的，我认为这是不可避免的。中断，I / O通道活动和以太网本身消耗cpu时间，通常具有惊人的大“时间块”（参见tcp / ip SAR，缓存未命中等），其中大部分超出了程序的控制范围，而不是-synch与你的时间努力。

我只看到了一个软件以“稳定”方式运行的示例。那台计算机是一台SBC（单板计算机），有1个CPU（不是Intel或AMD），都是静态ram（所以没有动态ram，没有刷新活动），没有以太网，但有两个固定速率的i / o通道，它在缩小的操作系统上运行了一个程序（不是linux，而不是桌面操作系统）......精度就像行为简单的逻辑一样。

作为团队领导，我认识到这种不寻常，所以我问她是否有时间附加逻辑分析仪和示波器......她证明了这两种工具都没有显示任何时间差异，边缘到边缘，信息消息。对我来说，她的软件逻辑令人印象深刻。在该系统中，如果您不需要中断，则只是没有启用它。

桌面是一个非常不同的野兽...许多事情同时发生，其中大部分都不能被扼杀。

是。桌面具有您所看到的各种差异（在时间上），这不仅是可能的，而且是不可避免的。

然而，有可能实现你所暗示的稳定性，而不是在桌面上。它需要特殊的硬件和仔细的编码。

Answer 2

OP表示正在使用Windows 7，如果是MSVC man page说

  

时钟功能可以显示调用进程的挂钟时间   使用过。请注意，这与ISO C99不严格一致，   它指定净CPU时间作为返回值。要获得CPU时间，   使用Win32 GetProcessTimes函数。

这就是表面执行时间不一致的原因。

Answer 3

这绝对正常。导致这种情况有很多影响。事实上，很难实现性能实验的可重复性。

缓存/内存

任何涉及内存的性能在很大程度上取决于是否使用了缓存：

操作系统安排核心上的另一个线程？ 即使此线程的时间不计入您的进程时钟，它也可以从缓存中逐出您的工作数据，之后程序运行速度会变慢。

操作系统决定将您的线程移动到另一个核心？核心本地缓存不包含您的工作数据。在并行应用程序中，从线程到核心的映射会对性能产生巨大影响。

操作系统决定并行运行另一个内存密集型线程（在不同的内核上）？您的应用程序可用的共享缓存和内存带宽较少。

硬件

在最近的系统中，您可能会使用turbo模式 - 根据包括温度在内的许多参数来更改CPU频率。

现代CPU有许多影响性能的启发式方法。例如，一个分支预测器根据过去的经验猜测你跳过哪个分支？＃34;。无论猜测是否正确，您的表现都会有很大差异，详见本epic answer。还有其他类似的组件，例如prefetchers。

时钟精度

时钟也不完美。它们的分辨率和准确度有限。它们可能会随着时间的推正如Weather Vane所指出的，时钟之上的软件也可能是错误的。

这是一份全面的清单，只是一些例子。