Re: [問題] 如何精準計算 運算元(+ - * /)時間

[tropical72 (藍影)]

這是一大段測時的問題, 既你是用 Visual Studio C++,
那我一次把心得全放上來, 免得你日後還會有問題。

先聲明一件事, 我對 asm 分析不行, 但對 wall time 分析應算小有研究。

※ 引述《ouyang0916 ()》之銘言：
: 開發平台(Platform): (Ex: VC++, GCC, Linux, ...)
: VC++

這是一個重點，記得標版本。

: 錯誤結果(Wrong Output)：
: 0　（時間太快？我做了10000000次也是這個結果）
: 程式碼(Code)：(請善用置底文網頁, 記得排版)
: http://dpaste.com/hold/571946/
: 補充說明(Supplement)：
: 我還想測試　加法　減法　模數　乘法　...等時間分析　
: 感謝大大們的指導

恕刪。

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→ suhorng:你可以懷疑是被優化掉了XD?
之前要和你做的事情差不多，但情況比你嚴重， #1DoEorL- ，我簡單的說，
這是 Visual C++ 開 O2 的問題，版神 purpose 也驗證過。

推 purpose:剛也測了，跑很多次 f = pow(f, 2.0) 拖時間，如果用/O1我
→ purpose:家爛電腦跑出td=437，如果用/O2，則compiler太精了，根本
→ purpose:不做中間的pow計算，直接連續呼叫clock()得到td=0

        for(i=0;i<size;i++){
                x=Logistic(x);    //chaos map
                k=ftoint(x);      //Flotation point number to integer conversion
        }
        time2 = clock();

原因在於, VC 他太聰明了, 他知道你這裡的 k 是白算的, 因為最後結果根本沒用到 k,
所以開 O2 時就避掉了, 我猜那段根本就沒放進來，
你可適當的在 time2 「之後」做這件事：printf("k=%d\n", k);
即時這樣，目前你算出來的應還是 0 secs，這次的原因是在於「是真的太快」。
以下有幾種解法，可適用於大多數的情況

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1. 執行 TIMES 次

#define TIMES UINT_MAX
unsigned times=TIMES;

t1=clock();
while(--times) {
    // initialize value
    // your test function
}
t2=clock();

評論：這方法是我常用的，但這方法本身就有用到減法、比較指令，
      而你本身要測的就是五則運算，可能不會非常準。

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2. 換計時器

其實你有一段碼是沒意義的 printf (" %.20f seconds \n", total );

(a) 浮點數精度只到 15.22 位，意思是到第 16 位完全沒參考價值。
(b) 計時器本身誤差問題 : 計時器本身就會有誤差，
    這裡的誤差和精度(CLOCK_PER_SEC)並不一樣，意思是 clock() 誤差不只 1ms
    我是沒測過 clock() 本身誤差是多少, 但可以確定的是, 是「數十」個 ms
    (可能是 16~55 )

Visual C++ 要其它計時器的話 http://edisonx.pixnet.net/blog/post/52113788
你的問題我建議用 QueryPerformanceCount / QueryPerformanceFrequency，
同樣的 code, 加上輸出 k, 我這裡最後得到的不是 0 sec, 而是
 0.0004134603699632 seconds.

要更精準的話, Visual C++ 調用 __rdtsc()
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/twchhe95(v=vs.80).aspx
但這指令有公開爭論、討伐過, 好不好用, 待議 (我本身會用就是了)

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3. 以上步驟仍失敗的話

目前你上面的 code 加輸出就正常了, 以後未必。
我截取 #1DoEorL- (C_and_CPP) 這段文章 裡的一段 code

    t1 = clock(), cnt=PrimeCnt(N), t2 = clock();
    printf("cnt=%d, td=%d\n", cnt,t2-t1);

雖我已有加輸出動作，最後我實測結果還是會失敗，另一位版神出手

推 legnaleurc:volatile ?
這加上去後, 會影響 compiler 優化結果, 所以後來我另劈出路。
最後我包成 function pointer , 再以 function pointer 間接呼叫 test function
奇妙的事情是這問題解決了。

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4. 記得詳細註明你的開發環境

因為我相關背景知識弱，所以在做測時開發時會測好幾次，
compiler 我會測過 Dev-C、Visual C++，
同一台電腦，這二個 compile 出來的執行檔，執行結果會讓人意外，
結果確實也關係到 Dev-C、Visual C++ 優化怎麼開。

CPU 我本身是 AMD，換到 Intel 後結果又不一樣，
不只是時間上增加/縮短，而是方法的快慢 order 整個都不一樣。
這樣一份程式碼前前後後就測了 4 次，
( 後來才「聽說」，一般測試基本上是以 Intel CPU 為主，沒驗證這件事)
不同 cpu、不同 compiler、不同優化，function 的 rank 就可能會有所不同。

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以上一點經驗, 供參考。

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YouLoveMe() ? LetItBe() : LetMeFree();

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 180.177.78.41
※ 編輯: tropical72      來自: 180.177.78.41        (07/20 14:30)
推 xatier:推鎮板之神t大<(_ _)>
推 ericinttu:QueryPerformanceCount / QueryPerformanceFrequency
→ ericinttu:這個精度應該夠用了.
推 ericinttu:不過... 做這種基本的運算, 看要不要在C平台上寫組語?
→ ericinttu:把一些自動化干擾因素去掉, 也比較客觀一點 (是一點噢)
推 Ross0916:QueryPerformanceCounter?
→ Ross0916:不準的啦，比如你的防毒軟體不是在背景監控嗎orz
→ tropical72:是 QueryPerformanceCounter 才對,謝謝指正。
→ Ross0916:只有自己寫OS，把所有 interrupt 關掉....XD
→ tropical72:@@ 我電腦真沒用防毒,可能會有其它因素影響..
→ tropical72:Ross大一說,我又開始好奇學術paper的數據怎來的..
推 Ross0916:我也不知道..大概是測一般使用情況下的速度吧..
→ Ross0916:所以也許本來就不需要那麼準..
→ kdjf:這種東西為什麼不用asm下去直接數mechine cycle?
推 littleshan:rdtsc要小心，因為多核的cpu也有多個timestamp counter
→ littleshan:如果你的process context-switch到另一個core就不準了
→ littleshan:要準確的話，我覺得用simulator是最準的
→ tropical72:可否指點一下 simulator 是 ??
→ firejox:模擬？
→ xatier:模擬器？
→ suhorng:@kdjf 現在都流水線, 數machine cycle也沒用...
→ diabloevagto:用profile可以嗎？
→ tropical72:@diabloevagto: 原po的問題,開O2連編都沒編進去,但若
→ tropical72:編進去後再用profile應是個不錯的選擇.
推 horngsh:演算法這種東西注重的不是應該是執行"次數"才對嗎? 即時間
→ horngsh:複雜度分析!
→ tropical72:@horngsh:這問題..簡單的+-*/mod運算,在不考慮特殊數
→ tropical72:值情況下,Big-O 都相等的話那還要怎麼比較？
→ firejox:用大數想法....
推 horngsh:用超大數代入計算來做Big-O 分析
→ horngsh:以除法而言, 可以指定算幾十位小數點的無限小數.這樣就可
→ horngsh:以分析了