Тестирование Linux’ов. Осень 2003 Тур 4. lame на Athlon’е

Автор: Алексей Федорчук
2003 г

Результаты lame-тестов на моей машине так заинтриговали меня, что немедленно по размещении итогов предыдущего тура к месту дислокации машины на Athlon-XP/1800+, конфигурация которого была описана в статье о первом туре. И повторил — к сожалению, до того, как ознакомился с соображениями Георгия Шаповалова в нашем форуме, описанными в предыдущей статье. Картина получилась довольно показательная.

Итак, на этой машине имелся Red Hat 9, уцелевший после 1-го тура, содержащий в себе ядро 2.4.20 и gcc 3.2.2. На этом хозяйстве был последовательно собран lame с теми же настройками, что и на моей: уровни оптимизации -O0, -O1, -O2 без всяких дополнительных флагов, сборка lame по умолчанию — напомню, она выполняется с флагами

CFLAGS="-O3 -fomit-frame-pointer
 -ffast-math -funroll-loops
 -Wall -pipe"

сборка с флагами

CFLAGS="-O3 -march=i686"

и две сборки конкретно под Athlon-XP. В первой задействовался стандартный сопроцессор:

CFLAGS="-O3 -march=athlon-xp
 -fomit-frame-pointer
 -funroll-loops -pipe
 -mfpmath=387"

Во второй — флаги для мультимедиа-инструкций:

CFLAGS="-O3 -march=athlon-xp
 -fomit-frame-pointer
 -funroll-loops -pipe
 -mfpmath=sse -mmmx -msse -m3dnow"

В связи с замечанием Георгия скажу пару слов о том, откуда взялся флаг -funroll-loops. Происхождение его — чисто эмпирическое, в цикле статей о тестировании процессоров на iXBT (недавно узнал, что в народе его, оказывается, ласково называют Хоботом — спасибо @lexb за информацию) было отмечено, что снятие его приводит к провалу производительности (в том числе на AMD64), а поскольку проверять это мне было лень, решил, что джентльменам верят на слово. Впрочем, как показано в конце предыдущей статьи

Как и ранее, после каждой сборки lame трижды выполнялось конвертирование WAV -> MPEG все того же 750-мегабайтного файла (исключение — для сборки при -O0, причину вы легко поймете, взглянув на таблицу). Как и в первый раз, результаты по lame продемонстрировали просто потрясающую воспроизводимость — в каждой серии отличий более чем на секунду не отмечалось — что в CPU time, что в Real time. Зато здесь я впервые заметил разницу между CPU time и Real time: первое было меньше стабильно на 2-3 секунды. Поскольку результаты по CPU time показали суммарно лучшую воспроизводимость, в таблице и на диаграммах использованы именно они (напомню, что в первом lame-тесте оба показателя были просто идентичны).

Вот, собственно, и все о тестах — далее предлагаю обратиться к таблице (по указанной выше причине я решил ограничиться только сравнением «средних» значений) и диаграмме.

Таблица. Сравнение средних
-O0 00:13:55
-O1 00:05:07
-O2 00:05:01
Default -O3 00:04:57
-O3 -march=i686 00:04:28
-O3 -march=athlon-xp/387 00:04:28
-O3 -march=athlon-xp/sse 00:04:32

Имеющий глаза все увидит сам, но не откажу себе в удовольствии кратко описать картину:

  • резкое повышение быстродействия при применении хоть какой-то оптимизации — разница между -O0 и -O1 — более чем в два с половиной раза;
  • едва, но все же заметный, рост производительности от -O1 до -O3 чистого;
  • ощутимый прирост скорости при переходе к -O3 -march=i686, составивший почти полминуты;
  • абсолютно совпадающий с ним результат для -O3 -march=athlon-xp с задействованием 387;

и, опять же, чуть видимое, но все же — видимое, падение при переходе к сочетанию -march=athlon-xp с наборами sse-типа.

То есть качественно картина практически аналогична полученной для Pentium-4, за исключением отдельных деталей. Так, быстрый сопроцессор Athlon’а помешал, видимо, флагу -funroll-loops отъесть у него производительности. Большие абсолютные значения времени кодирования (все же реально здесь было на один гигагерц меньше, чем на моем агрегате) выявили чуть заметные отличия при уровнях оптимизации -O1, -O2 и -O3. И инструкции sse-типа повредили Athlon’у не так сильно, как «четверке» :-)). Однако все остальное вполне укладывается в наметившуюся ранее тенденцию. Что позволяет сделать уже более определенные выводы.

Помните, как Атос во время завтрака при возвращении в Париж (после истории с подвесками) спросил своих товарищей, что они едят? И когда в ответ те начали расписывать изыски французской кулинарии, возразил: «Господа, вы едите конину. Может быть, даже с седлом».

Так вот, господа, сидящие за крутейшими «четверками» и Athlon’ами и воображащие себя пожирателями трюфелей и омаров (не обижайтесь, это я и про себя). Вы работаете за PentiumPro. Может быть, даже без инструкций mmx/sse… И отсюда — первый вывод: единственные флаги оптимизации, в общем случае окупающие усилия пальцев по их вводу и амортизацию клавиатуры — это

CFLAGS="-O3 -march=i686"

А все остальное, включая mmmx/msse/msse2, способно в лучшем случае не очень ухудшить быстродействие.

Отдельно — о флагах из области mmx/sse. Теоретически они должны бы дать прирост быстродействия. Однако для этого, как резонно заметил Георгий, собираемая с ними программа должна знать о существовании таких инструкций. А похоже, что большинство программ (даже таких, как lame, которой они могли бы принести пользу — чему примером виндовые аналоги) об этом и не подозревают.

И — к слову сказать, правильно делают. Мне всегда казалось, что подмена универсальных инструкций специализированными если и даст сиюминутную выгоду, в долгосрочной перспективе не оправдана: а как завтра Intel выдумает новый набор, mega-sse#? Тогда как старый добрый сопроцессор — он и в Африке сопроцессор…

Второй вывод: пример lame убеждает, что есть программы, не оптимизируемые под процессор (или процессоры, под которые некоторые программы оптимизировать бессмысленно?). Однако мы знаем примеры и противного: ведь те 30 процентов для gcc, полученные таким образом Джастин Piszcz (фамилию транскрибировать не рискну:-))- это реальность (ну пусть не 30, но 10-15% — тоже хороший результат).

Остается определить, для каких программ жесткая оптимизация оправданна, а для каких — может даже и повредить. Решать эту проблему я предлагаю методом общенародного супермегатестирования. Для чего отнюдь не требуется где-то собираться и чего-то всем миром мучать. Достаточно, если каждый заинтересованный пришлет результаты измерений по какой-либо важной для него (или просто любимой) софтине — при сборке по умолчанию и при компиляции с различными флагами. Из чего со временем и составится общедоступная база данных оптимизируемых программ (или — не оптимизируемых, помните, что в данном случае отрицательный результат — тоже результат).

Перейти к верхней панели