硬件研究人員Christopher Domas近日公布了一項(xiàng)名為CPU反優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，目前登頂?shù)淖盥齲86指令是fxrstor64，單次執(zhí)行耗時約62秒，相當(dāng)于1980億個CPU周期。
與傳統(tǒng)優(yōu)化思路相反，該項(xiàng)目專門尋找執(zhí)行延遲最高的單條機(jī)器指令。指令延遲分析通常用于研究低級指令執(zhí)行時間、改進(jìn)處理器架構(gòu)或優(yōu)化應(yīng)用程序，這次卻反其道而行之。
fxrstor64用于恢復(fù)SIMD（單指令多數(shù)據(jù)）計(jì)算相關(guān)的寄存器狀態(tài)，正常情況下從內(nèi)存加載512字節(jié)數(shù)據(jù)只需幾十個周期。要讓它慢下來，關(guān)鍵在于讓CPU從哪里讀取這批數(shù)據(jù)。
具體操作是先用自研工具mmiotic在處理器內(nèi)部PCIe互連結(jié)構(gòu)中尋找高延遲區(qū)域，再強(qiáng)制CPU直接從該區(qū)域讀回512字節(jié)狀態(tài)數(shù)據(jù)，僅此一步就耗時約740億個CPU周期，超過23秒。
為繼續(xù)壓低速度，研究人員讓多顆核心同時持續(xù)讀取另一組高延遲的內(nèi)存地址，占滿CPU的PCIe根復(fù)合體通道，使fxrstor64的狀態(tài)恢復(fù)操作被迫排隊(duì)等待，最終把耗時推高到62秒。
后續(xù)實(shí)驗(yàn)還計(jì)劃利用Sapphire Rapids處理器支持的AMX指令測試xrstor64，該指令的狀態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)域從512字節(jié)擴(kuò)大到8KB，理論上單條指令執(zhí)行時間可能超過1萬億個CPU周期。
排行榜規(guī)則嚴(yán)格：只計(jì)算單條指令自身執(zhí)行時間，可被中斷的指令不參與排名，處理程序中運(yùn)行的模擬指令也不計(jì)入結(jié)果，所有時間按CPU基礎(chǔ)頻率標(biāo)準(zhǔn)化，且不允許硬件改裝。
未來該項(xiàng)目還將建立ARM和RISC-V架構(gòu)的同類榜單。
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