Sandybridge 和 IvyBridge 上的 sse 和 avx 性能

Question

我正在对 SandyBridge 处理器 (i7-3820) 上的一组应用程序进行基准测试。 基准测试由两个不同的版本组成。 这两个版本包含相同的代码，唯一的区别是第一个版本使用 sse/sse2 instrinsics，第二个版本使用 avx instrinsics。

为了编译基准，我使用的是 Visual Studio 2015。

在 x64 或 x86 上使用 sse instrinsics 编译版本，执行时间几乎相同。但是使用 avx instrinsisc 为 x64 编译基准测试，执行时间是最差的（几乎是两倍）与 avx instrinsisc 和为 x86 编译的基准相比。此外，与 sse instrinsics 的基准相比，使用 x86 编译的 avx benchmark 的执行时间仅成功了一小部分（x8%）。

最后，我在 Ivy Bridge 处理器 (i7-3770) 上测试了上述配置，并且 avx instrincis 的 x64 和 x86 之间的执行时间是相同的。但是 avx 内在函数对 sse 没有任何改进。

对于为 x64 编译的 Sandy Bridge 上的 avx instrinsics 性能不佳，有什么解释吗？

为什么这两种架构没有显示 avx 指令相对于 sse 指令的任何加速？

此外，我尝试了从 arch:AVX 到 /arch:SSE2 的不同编译切换，反之亦然，但在执行时没有任何改变。但如果我是对的，Visual Studio 中的“启用增强指令集”属性只会影响矢量化。

提前致谢。

Answer 1

用avx instrinsics for x64编译基准，执行时间最差

几乎可以肯定来自 AVXSSE 转换延迟，来自 mixing legacy SSE with 256bit AVX instructions without a vzeroupper。

另见Using AVX CPU instructions: Poor performance without "/arch:AVX"

x64 二进制文件可能使用旧版 SSE2 指令进行标量 FP 数学运算。如果您在启用 AVX 的情况下编译 all 代码，则这些指令应使用 VEX 编码。但是您仍然需要 vzeroupper 来调用库函数。

您的 x86 32 位二进制文​​件可能在 AVX 函数之间不使用任何旧版 SSE2 指令，甚至在库函数调用中也可能不使用。

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编辑：i7-3820 is 32nm SandyBridge-E，不是 IvyBridge，我的错。如果您对 SnB 和 IvB 之间的区别感到好奇，请参阅 Agner Fog's microarch pdf 和 x86 标签 wiki。

我认为您是说 AVX 在您的 IvB 上对 SSE 的加速作用较小。 IvB 的主要新功能之一是移动消除。它处理movdqa xmm,xmm register->寄存器在重命名阶段的移动，零延迟，不需要执行单元。

如果您只在一台计算机上看到 AVX 转换延迟，那么您可能正在使用不同的库或编译器版本进行编译。

如果您想要更多的答案，请将一些实际数字放在项目符号列表中，以便我们可以轻松查看它们。