x64 性能与 x86 的比较

x64 performance compared to x86

本文关键字：比较 x86 性能 x64      更新时间：2023-10-16

我用 c++ 编写了这个小程序来检查 CPU 负载情况。 

#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
#include <time.h>
int main()
{
    double x = 1;
    int t1 = GetTickCount();
    srand(10000);
    for (unsigned long i = 0; i < 10000000; i++)
    {
        int r = rand();
        double l = sqrt((double)r);
        x *= log(l/3) * pow(x, r);
    }
    int t2 = GetTickCount();
    printf("Time: %drn", t2-t1);
    getchar();
}

我在win7 x64上为x86和x64编译了它。
由于某种原因，当我运行 x64 版本时，它在大约 3 秒
内完成运行但是当我尝试使用 x86 版本时，它花了 48 （!!） 秒。
我尝试了很多次，总是得到类似的结果。
什么可能导致这种差异？

查看/Ox（最大优化）的汇编器输出，x86 和 x64 构建之间的速度差异很明显：

; cl /Ox /Fa tick.cpp
; x86 Line 17: x *= log(l/3) * pow(x, r)
fld     QWORD PTR _x$[esp+32]
mov     eax, esi
test    esi, esi
; ...

我们看到 x87 指令用于此计算。将此与 x64 版本进行比较：

; cl /Ox /Fa tick.cpp
; x64 Line 17: x *= log(l/3) * pow(x, r)
movapd  xmm1, xmm8
mov     ecx, ebx
movapd  xmm5, xmm0
test    ebx, ebx
; ...

现在我们看到正在使用 SSE 指令。

你可以通过/arch:SSE2来尝试和调整Visual Studio 2010来生成类似的指令，但看起来64位编译器只是为你手头的任务生成更好的更快的程序集。

最后，如果放宽浮点模型，x86 和 x64 的性能几乎相同。

时间，不科学的3个最佳：

  • x86， /Ox ： 22704 刻度
  • x64， /Ox ： 822 刻度
  • x86， /Ox /arch:SSE2 ： 3432 刻度
  • x64， /Ox /favor:INTEL64 ： 1014 刻度
  • x86， /Ox /arch:SSE2 /fp:fast ： 834 刻度

原因确实与SSE有关。 VS 中的 64 位发布版本默认生成 SSE2 指令，但您必须使用 /arch:SSE2 开关为 32 位构建显式启用它。执行此操作时，您将获得 32 位和 64 位构建的可比运行时间。

这里的许多可能性与x86与x64几乎没有关系。一个明显的可能性是大多数（所有？）编译器使用 SSE 作为浮点数，其中大多数编译器通常在 x86 模式下使用 8087 样式的指令。由于您的代码在浮点上很重，这可能会产生重大差异。

另一种可能性是，在x64的过程或重写过程中，他们注意到/修复了代码生成器中的一些问题，至少在某些情况下，这些问题可以生成更好的代码。

虽然它看起来不适用于这里，但一些代码也从 64 位模式下可用的寄存器大小和/或数量的增加中受益匪浅。

其中一部分肯定是SSE，但x64使用SSE模式有很大的原因：所有AMD64 CPU都需要有SSE2。另一部分也可能是增加的寄存器数量

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