Pourquoi L'ordre JIT affecte-t-il la performance?
pourquoi l'ordre dans lequel les méthodes C# de .NET 4.0 sont compilées juste-à-temps affecte-t-il leur rapidité d'exécution? Par exemple, considérer deux méthodes équivalentes:
public static void SingleLineTest()
{
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
int count = 0;
for (uint i = 0; i < 1000000000; ++i) {
count += i % 16 == 0 ? 1 : 0;
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("Single-line test --> Count: {0}, Time: {1}", count, stopwatch.ElapsedMilliseconds);
}
public static void MultiLineTest()
{
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
int count = 0;
for (uint i = 0; i < 1000000000; ++i) {
var isMultipleOf16 = i % 16 == 0;
count += isMultipleOf16 ? 1 : 0;
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("Multi-line test --> Count: {0}, Time: {1}", count, stopwatch.ElapsedMilliseconds);
}
la seule différence est l'introduction d'une variable locale, qui affecte le code d'assemblage généré et la performance de la boucle. La raison pour laquelle c'est le cas est une question à part entière .
peut-être encore plus étrange est celui sur x86 (mais pas x64), l'ordre dans lequel les méthodes sont invoquées a un impact d'environ 20% sur la performance. Appeler les méthodes de ce genre...
static void Main()
{
SingleLineTest();
MultiLineTest();
}
...et SingleLineTest est plus rapide. (Compiler en utilisant la configuration de la version x86, en s'assurant que le réglage" optimiser le code " est activé, et exécuter le test à partir de l'extérieur de VS2010.), Mais d'inverser l'ordre...
static void Main()
{
MultiLineTest();
SingleLineTest();
}
...et les deux méthodes prennent le même temps (presque, mais pas tout à fait, aussi longtemps que MultiLineTest avant). (Lors de l'exécution de ce test, il est utile d'ajouter quelques appels supplémentaires à SingleLineTest et MultiLineTest pour obtenir des échantillons supplémentaires. Combien et quel ordre n'importe pas, sauf pour quelle méthode est appelé en premier.)
enfin, pour démontrer que L'ordre JIT est important, laissez MultiLineTest en premier, mais forcez SingleLineTest à être Jitté en premier...
static void Main()
{
RuntimeHelpers.PrepareMethod(typeof(Program).GetMethod("SingleLineTest").MethodHandle);
MultiLineTest();
SingleLineTest();
}
maintenant, SingleLineTest est de nouveau plus rapide.
si vous éteignez "Supprimer l'optimisation JIT sur la charge du module" dans VS2010, vous pouvez mettre un point de rupture dans SingleLineTest et voir que le code d'assemblage dans la boucle est le même quel que soit l'ordre de JIT; cependant, le code d'assemblage au début de la méthode varie. Mais la façon dont cela importe lorsque le gros du temps est passé dans la boucle est déconcertante.
Un exemple de projet de démonstration de ce comportement est sur github.
ce n'est pas clair comment cela comportement affecte les applications du monde réel. Une préoccupation est qu'il peut rendre l'accord de performance volatile, en fonction de l'ordre méthodes se produisent pour être appelé en premier. De tels problèmes seraient difficiles à détecter avec un profileur. Une fois que vous avez trouvé les points chauds et optimisé leurs algorithmes, il serait difficile de savoir sans beaucoup de conjectures et de vérifier si l'accélération supplémentaire est possible en JITing méthodes tôt.
mise à jour: Voir aussi la Microsoft Connect entrée pour cette question.
3 réponses
s'il vous plaît noter que je ne fais pas confiance à l'option" Supprimer l'optimisation JIT sur le module load", je lance le processus sans débogage et fixe mon débogueur après que le JIT a été lancé.
dans la version où la ligne simple court plus vite, c'est Main :
SingleLineTest();
00000000 push ebp
00000001 mov ebp,esp
00000003 call dword ptr ds:[0019380Ch]
MultiLineTest();
00000009 call dword ptr ds:[00193818h]
SingleLineTest();
0000000f call dword ptr ds:[0019380Ch]
MultiLineTest();
00000015 call dword ptr ds:[00193818h]
SingleLineTest();
0000001b call dword ptr ds:[0019380Ch]
MultiLineTest();
00000021 call dword ptr ds:[00193818h]
00000027 pop ebp
}
00000028 ret
noter que MultiLineTest a été placé sur une limite de 8 octets, et SingleLineTest sur une limite de 4 octets.
Voici Main pour la version où les deux roulent à la même vitesse:
MultiLineTest();
00000000 push ebp
00000001 mov ebp,esp
00000003 call dword ptr ds:[00153818h]
SingleLineTest();
00000009 call dword ptr ds:[0015380Ch]
MultiLineTest();
0000000f call dword ptr ds:[00153818h]
SingleLineTest();
00000015 call dword ptr ds:[0015380Ch]
MultiLineTest();
0000001b call dword ptr ds:[00153818h]
SingleLineTest();
00000021 call dword ptr ds:[0015380Ch]
MultiLineTest();
00000027 call dword ptr ds:[00153818h]
0000002d pop ebp
}
0000002e ret
étonnamment, les adresses choisies par le JIT sont identique dans les 4 derniers chiffres, même si elle les aurait traitées dans l'ordre opposé. Pas sûr que je crois que plus.
plus de creusement est nécessaire. Je pense qu'il a été mentionné que le code avant la boucle n'était pas exactement le même dans les deux versions? Cours d'enquête.
la version "lente" de SingleLineTest (et j'ai vérifié, les derniers chiffres de l'adresse de la fonction n'ont pas changé).
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
00000000 push ebp
00000001 mov ebp,esp
00000003 push edi
00000004 push esi
00000005 push ebx
00000006 mov ecx,7A5A2C68h
0000000b call FFF91EA0
00000010 mov esi,eax
00000012 mov dword ptr [esi+4],0
00000019 mov dword ptr [esi+8],0
00000020 mov byte ptr [esi+14h],0
00000024 mov dword ptr [esi+0Ch],0
0000002b mov dword ptr [esi+10h],0
stopwatch.Start();
00000032 cmp byte ptr [esi+14h],0
00000036 jne 00000047
00000038 call 7A22B314
0000003d mov dword ptr [esi+0Ch],eax
00000040 mov dword ptr [esi+10h],edx
00000043 mov byte ptr [esi+14h],1
int count = 0;
00000047 xor edi,edi
for (uint i = 0; i < 1000000000; ++i) {
00000049 xor edx,edx
count += i % 16 == 0 ? 1 : 0;
0000004b mov eax,edx
0000004d and eax,0Fh
00000050 test eax,eax
00000052 je 00000058
00000054 xor eax,eax
00000056 jmp 0000005D
00000058 mov eax,1
0000005d add edi,eax
for (uint i = 0; i < 1000000000; ++i) {
0000005f inc edx
00000060 cmp edx,3B9ACA00h
00000066 jb 0000004B
}
stopwatch.Stop();
00000068 mov ecx,esi
0000006a call 7A23F2C0
Console.WriteLine("Single-line test --> Count: {0}, Time: {1}", count, stopwatch.ElapsedMilliseconds);
0000006f mov ecx,797C29B4h
00000074 call FFF91EA0
00000079 mov ecx,eax
0000007b mov dword ptr [ecx+4],edi
0000007e mov ebx,ecx
00000080 mov ecx,797BA240h
00000085 call FFF91EA0
0000008a mov edi,eax
0000008c mov ecx,esi
0000008e call 7A23ABE8
00000093 push edx
00000094 push eax
00000095 push 0
00000097 push 2710h
0000009c call 783247EC
000000a1 mov dword ptr [edi+4],eax
000000a4 mov dword ptr [edi+8],edx
000000a7 mov esi,edi
000000a9 call 793C6F40
000000ae push ebx
000000af push esi
000000b0 mov ecx,eax
000000b2 mov edx,dword ptr ds:[03392034h]
000000b8 mov eax,dword ptr [ecx]
000000ba mov eax,dword ptr [eax+3Ch]
000000bd call dword ptr [eax+1Ch]
000000c0 pop ebx
}
000000c1 pop esi
000000c2 pop edi
000000c3 pop ebp
000000c4 ret
et la version "fast":
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
00000000 push ebp
00000001 mov ebp,esp
00000003 push edi
00000004 push esi
00000005 push ebx
00000006 mov ecx,7A5A2C68h
0000000b call FFE11F70
00000010 mov esi,eax
00000012 mov ecx,esi
00000014 call 7A1068BC
stopwatch.Start();
00000019 cmp byte ptr [esi+14h],0
0000001d jne 0000002E
0000001f call 7A12B3E4
00000024 mov dword ptr [esi+0Ch],eax
00000027 mov dword ptr [esi+10h],edx
0000002a mov byte ptr [esi+14h],1
int count = 0;
0000002e xor edi,edi
for (uint i = 0; i < 1000000000; ++i) {
00000030 xor edx,edx
count += i % 16 == 0 ? 1 : 0;
00000032 mov eax,edx
00000034 and eax,0Fh
00000037 test eax,eax
00000039 je 0000003F
0000003b xor eax,eax
0000003d jmp 00000044
0000003f mov eax,1
00000044 add edi,eax
for (uint i = 0; i < 1000000000; ++i) {
00000046 inc edx
00000047 cmp edx,3B9ACA00h
0000004d jb 00000032
}
stopwatch.Stop();
0000004f mov ecx,esi
00000051 call 7A13F390
Console.WriteLine("Single-line test --> Count: {0}, Time: {1}", count, stopwatch.ElapsedMilliseconds);
00000056 mov ecx,797C29B4h
0000005b call FFE11F70
00000060 mov ecx,eax
00000062 mov dword ptr [ecx+4],edi
00000065 mov ebx,ecx
00000067 mov ecx,797BA240h
0000006c call FFE11F70
00000071 mov edi,eax
00000073 mov ecx,esi
00000075 call 7A13ACB8
0000007a push edx
0000007b push eax
0000007c push 0
0000007e push 2710h
00000083 call 782248BC
00000088 mov dword ptr [edi+4],eax
0000008b mov dword ptr [edi+8],edx
0000008e mov esi,edi
00000090 call 792C7010
00000095 push ebx
00000096 push esi
00000097 mov ecx,eax
00000099 mov edx,dword ptr ds:[03562030h]
0000009f mov eax,dword ptr [ecx]
000000a1 mov eax,dword ptr [eax+3Ch]
000000a4 call dword ptr [eax+1Ch]
000000a7 pop ebx
}
000000a8 pop esi
000000a9 pop edi
000000aa pop ebp
000000ab ret
Juste les boucles, rapide sur la gauche, lent sur la droite:
00000030 xor edx,edx 00000049 xor edx,edx
00000032 mov eax,edx 0000004b mov eax,edx
00000034 and eax,0Fh 0000004d and eax,0Fh
00000037 test eax,eax 00000050 test eax,eax
00000039 je 0000003F 00000052 je 00000058
0000003b xor eax,eax 00000054 xor eax,eax
0000003d jmp 00000044 00000056 jmp 0000005D
0000003f mov eax,1 00000058 mov eax,1
00000044 add edi,eax 0000005d add edi,eax
00000046 inc edx 0000005f inc edx
00000047 cmp edx,3B9ACA00h 00000060 cmp edx,3B9ACA00h
0000004d jb 00000032 00000066 jb 0000004B
les instructions sont identique (sauts relatifs, le code de la machine est identique même si le démontage montre des adresses différentes), mais le l'alignement est différent. Il y a trois sauts. le je chargeant une constante 1 est aligné dans la version lente et pas dans la version rapide, mais cela n'a guère d'importance, puisque ce saut n'est pris que 1/16 du temps. Les deux autres sauts ( jmp après chargement d'un zéro constant, et jb répétant la boucle entière) sont pris des millions de fois plus, et sont alignés dans la version" rapide".
je pense que c'est le pistolet fumant.
Donc, pour une réponse définitive... Je pense que nous aurions besoin de creuser dans la dis-assemblée.
Cependant, j'ai une supposition. Le compilateur du SingleLineTest() stocke chaque résultat de l'équation sur la cheminée et affiche chaque valeur au besoin. Cependant, le MultiLineTest() peut stocker des valeurs et avoir à y accéder. Cela pourrait causer quelques cycles d'horloge pour être manquée. Où comme saisir les valeurs de la pile le gardera dans un registre.
fait intéressant, changer l'ordre de la compilation de la fonction peut être ajuster les actions du collecteur d'ordures. Parce que isMultipleOf16 est défini dans la boucle, il peut être manipulé Drôle. Vous pouvez déplacer la définition à l'extérieur de la boucle et voir ce que cela change...
Mon temps est de 2400 et 2600 sur i5-2410M 2,3 Ghz, 4 GO de ram 64 bits Win 7.
voici ma sortie: Single first
après le démarrage du processus et la fixation du débogueur
SingleLineTest();
MultiLineTest();
SingleLineTest();
MultiLineTest();
SingleLineTest();
MultiLineTest();
--------------------------------
SingleLineTest()
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
00000000 push ebp
00000001 mov ebp,esp
00000003 push edi
00000004 push esi
00000005 push ebx
00000006 mov ecx,685D2C68h
0000000b call FFD91F70
00000010 mov esi,eax
00000012 mov ecx,esi
00000014 call 681D68BC
stopwatch.Start();
00000019 cmp byte ptr [esi+14h],0
0000001d jne 0000002E
0000001f call 681FB3E4
00000024 mov dword ptr [esi+0Ch],eax
00000027 mov dword ptr [esi+10h],edx
0000002a mov byte ptr [esi+14h],1
int count = 0;
0000002e xor edi,edi
for (int i = 0; i < 1000000000; ++i)
00000030 xor edx,edx
{
count += i % 16 == 0 ? 1 : 0;
00000032 mov eax,edx
00000034 and eax,8000000Fh
00000039 jns 00000040
0000003b dec eax
0000003c or eax,0FFFFFFF0h
0000003f inc eax
00000040 test eax,eax
00000042 je 00000048
00000044 xor eax,eax
00000046 jmp 0000004D
00000048 mov eax,1
0000004d add edi,eax
for (int i = 0; i < 1000000000; ++i)
0000004f inc edx
00000050 cmp edx,3B9ACA00h
00000056 jl 00000032
}
stopwatch.Stop();
00000058 mov ecx,esi
0000005a call 6820F390
Console.WriteLine("Single-line test --> Count: {0}, Time: {1}", count, stopwatch.ElapsedMilliseconds);
0000005f mov ecx,6A8B29B4h
00000064 call FFD91F70
00000069 mov ecx,eax
0000006b mov dword ptr [ecx+4],edi
0000006e mov ebx,ecx
00000070 mov ecx,6A8AA240h
00000075 call FFD91F70
0000007a mov edi,eax
0000007c mov ecx,esi
0000007e call 6820ACB8
00000083 push edx
00000084 push eax
00000085 push 0
00000087 push 2710h
0000008c call 6AFF48BC
00000091 mov dword ptr [edi+4],eax
00000094 mov dword ptr [edi+8],edx
00000097 mov esi,edi
00000099 call 6A457010
0000009e push ebx
0000009f push esi
000000a0 mov ecx,eax
000000a2 mov edx,dword ptr ds:[039F2030h]
000000a8 mov eax,dword ptr [ecx]
000000aa mov eax,dword ptr [eax+3Ch]
000000ad call dword ptr [eax+1Ch]
000000b0 pop ebx
}
000000b1 pop esi
000000b2 pop edi
000000b3 pop ebp
000000b4 ret
Multi-première:
MultiLineTest();
SingleLineTest();
MultiLineTest();
SingleLineTest();
MultiLineTest();
SingleLineTest();
MultiLineTest();
--------------------------------
SingleLineTest()
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
00000000 push ebp
00000001 mov ebp,esp
00000003 push edi
00000004 push esi
00000005 push ebx
00000006 mov ecx,685D2C68h
0000000b call FFF31EA0
00000010 mov esi,eax
00000012 mov dword ptr [esi+4],0
00000019 mov dword ptr [esi+8],0
00000020 mov byte ptr [esi+14h],0
00000024 mov dword ptr [esi+0Ch],0
0000002b mov dword ptr [esi+10h],0
stopwatch.Start();
00000032 cmp byte ptr [esi+14h],0
00000036 jne 00000047
00000038 call 682AB314
0000003d mov dword ptr [esi+0Ch],eax
00000040 mov dword ptr [esi+10h],edx
00000043 mov byte ptr [esi+14h],1
int count = 0;
00000047 xor edi,edi
for (int i = 0; i < 1000000000; ++i)
00000049 xor edx,edx
{
count += i % 16 == 0 ? 1 : 0;
0000004b mov eax,edx
0000004d and eax,8000000Fh
00000052 jns 00000059
00000054 dec eax
00000055 or eax,0FFFFFFF0h
00000058 inc eax
00000059 test eax,eax
0000005b je 00000061
0000005d xor eax,eax
0000005f jmp 00000066
00000061 mov eax,1
00000066 add edi,eax
for (int i = 0; i < 1000000000; ++i)
00000068 inc edx
00000069 cmp edx,3B9ACA00h
0000006f jl 0000004B
}
stopwatch.Stop();
00000071 mov ecx,esi
00000073 call 682BF2C0
Console.WriteLine("Single-line test --> Count: {0}, Time: {1}", count, stopwatch.ElapsedMilliseconds);
00000078 mov ecx,6A8B29B4h
0000007d call FFF31EA0
00000082 mov ecx,eax
00000084 mov dword ptr [ecx+4],edi
00000087 mov ebx,ecx
00000089 mov ecx,6A8AA240h
0000008e call FFF31EA0
00000093 mov edi,eax
00000095 mov ecx,esi
00000097 call 682BABE8
0000009c push edx
0000009d push eax
0000009e push 0
000000a0 push 2710h
000000a5 call 6B0A47EC
000000aa mov dword ptr [edi+4],eax
000000ad mov dword ptr [edi+8],edx
000000b0 mov esi,edi
000000b2 call 6A506F40
000000b7 push ebx
000000b8 push esi
000000b9 mov ecx,eax
000000bb mov edx,dword ptr ds:[038E2034h]
000000c1 mov eax,dword ptr [ecx]
000000c3 mov eax,dword ptr [eax+3Ch]
000000c6 call dword ptr [eax+1Ch]
000000c9 pop ebx
}
000000ca pop esi
000000cb pop edi
000000cc pop ebp
000000cd ret