Почему атомы намного медленнее, чем блокировка в этом безоговорочном случае?

Я написал что-то, используя атомику, а не блокировки, и недоумевал, что в моем случае это происходит намного медленнее, я написал следующий мини-тест:

#include <pthread.h>
#include <vector>

struct test
{
test(size_t size) : index_(0), size_(size), vec2_(size)
{
vec_.reserve(size_);
pthread_mutexattr_init(&attrs_);
pthread_mutexattr_setpshared(&attrs_, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);
pthread_mutexattr_settype(&attrs_, PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP);

pthread_mutex_init(&lock_, &attrs_);
}

void lockedPush(int i);
void atomicPush(int* i);

size_t              index_;
size_t              size_;
std::vector<int>    vec_;
std::vector<int>    vec2_;
pthread_mutexattr_t attrs_;
pthread_mutex_t     lock_;
};

void test::lockedPush(int i)
{
pthread_mutex_lock(&lock_);
vec_.push_back(i);
pthread_mutex_unlock(&lock_);
}

void test::atomicPush(int* i)
{
int ii       = (int) (i - &vec2_.front());
size_t index = __sync_fetch_and_add(&index_, 1);
vec2_[index & (size_ - 1)] = ii;
}

int main(int argc, char** argv)
{
const size_t N = 1048576;
test t(N);

//     for (int i = 0; i < N; ++i)
//         t.lockedPush(i);

for (int i = 0; i < N; ++i)
t.atomicPush(&i);
}

Если я раскомментирую операцию atomicPush и проведу тест с time(1) Я получаю вывод примерно так:

real    0m0.027s
user    0m0.022s
sys     0m0.005s

и если я запускаю цикл, вызывающий атомарную вещь (казалось бы, ненужная операция, потому что я хочу, чтобы моя функция выглядела как можно больше, чем мой больший код), я получаю вывод примерно так:

real    0m0.046s
user    0m0.043s
sys     0m0.003s

Я не уверен, почему это происходит, так как я ожидал, что атом будет быстрее, чем блокировка в этом случае …

Когда я компилирую с -O3, я вижу блокировки и атомарные обновления следующим образом:

lock:
real    0m0.024s
user    0m0.022s
sys     0m0.001s

atomic:
real    0m0.013s
user    0m0.011s
sys     0m0.002s

Хотя в моем более крупном приложении производительность блокировки (однопоточное тестирование) все еще улучшается, несмотря на то, что …