如何计算分支错误预测？

Question

我有一个任务来计算分支误预测惩罚（以滴答计），所以我写了这段代码：

int main (int argc, char ** argv) {
    unsigned long long start, end;
    FILE *f;
    f = fopen("output", "w");
    long long int k = 0;
    unsigned long long min;
    int n = atoi(argv[1]);// n1 = atoi(argv[2]);
    for (int i = 1; i <= n + 40; i++) {
        min = 9999999999999;
        for(int r = 0; r < 1000; r++) {
            start = rdtsc();
            for (long long int j = 0; j < 100000; j++) {
                if (j % i == 0) {
                    k++;
                }
            }
            end = rdtsc();
        if (min > end - start) min = end - start;
    }
    fprintf (f, "%d %lld \n", i, min);

}
fclose (f);
return 0;
}

（rdtsc 是一个以滴答为单位测量时间的函数）

这段代码的想法是它周期性地（周期等于 i）进入分支（if (j % i == 0)），所以在某些时候它开始做错误预测。代码的其他部分大多是多次测量，我需要得到更精确的结果。

测试表明分支错误预测开始发生在 i = 47 左右，但我不知道如何计算错误预测的确切数量来计算确切的滴答数。谁能向我解释一下，如何在不使用 Vtune 之类的辅助程序的情况下做到这一点？

Answer 1

这取决于您使用的处理器，通常 cpuid 可用于获取有关处理器的大量信息，而 cpuid 不提供的信息通常可以通过 smbios 或其他内存区域访问。

在没有处理器支持功能和手册的情况下，在一般级别的代码中执行此操作不会告诉您尽可能多的确定性，但根据您的查找内容和您拥有的方式，作为估计可能有用你的代码编译例如您在编译期间使用的标志等。

一般来说，所谓的镜面或推测执行，通常不会被程序观察到，因为它们通过管道转换的逻辑被确定为不使用。

根据您在程序中使用特定指令的方式，您可能会更好或更差地使用此类陈旧的缓存信息，但其中的逻辑会因使用的 CPU 的不同而有很大差异。

另请参阅 Spectre 和 RowHammer，了解使用此类技术进行特权执行的有趣示例。

请参阅下面的 cmets 以获取与 cpuid 以及 rdrand、rdseed 和其他一些使用相关的代码的链接。 (rdtsc)

您可能在寻找什么并不完全清楚，但肯定会帮助您入门并提供一些有用的示例。

另见Branch mispredictions