Предсказание ветви: написание кода для его понимания; Получение странных результатов

Я пытаюсь получить хорошее представление о предсказании ветвлений, измеряя время выполнения циклов с предсказуемыми ветвями против циклов со случайными ветвями.

Поэтому я написал программу, которая принимает большие массивы 0 и 1, расположенные в разных порядках (т. Е. Все 0, повторяя 0-1, все ранды), и выполняет итерацию по разветвлению массива в зависимости от того, равен ли текущий индекс 0 или 1, и выполняет время. работы.

Я ожидал, что труднее угадать массивы потребуется больше времени для запуска, так как предиктор ветвления будет чаще угадывать ошибки, и что разница во времени между запусками на двух наборах массивов останется неизменной независимо от количества времени. тратить работу.

Тем не менее, по мере увеличения количества тратящихся времени, разница во времени между массивами увеличивалась, ОЧЕНЬ много.

(Ось X — это объем работы, потраченной впустую, ось Y — время выполнения)

Кто-нибудь понимает это поведение? Вы можете увидеть код, который я запускаю по следующему коду:

#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <chrono>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
static const int s_iArrayLen = 999999;
static const int s_iMaxPipelineLen = 60;
static const int s_iNumTrials = 10;

int doWorkAndReturnMicrosecondsElapsed(int* vals, int pipelineLen){
int* zeroNums = new int[pipelineLen];
int* oneNums = new int[pipelineLen];
for(int i = 0; i < pipelineLen; ++i)
zeroNums[i] = oneNums[i] = 0;

chrono::time_point<chrono::system_clock> start, end;
start = chrono::system_clock::now();
for(int i = 0; i < s_iArrayLen; ++i){
if(vals[i] == 0){
for(int i = 0; i < pipelineLen; ++i)
++zeroNums[i];
}
else{
for(int i = 0; i < pipelineLen; ++i)
++oneNums[i];
}
}
end = chrono::system_clock::now();
int elapsedMicroseconds = (int)chrono::duration_cast<chrono::microseconds>(end-start).count();

//This should never fire, it just exists to guarantee the compiler doesn't compile out our zeroNums/oneNums
for(int i = 0; i < pipelineLen - 1; ++i)
if(zeroNums[i] != zeroNums[i+1] || oneNums[i] != oneNums[i+1])
return -1;
delete[] zeroNums;
delete[] oneNums;
return elapsedMicroseconds;
}

struct TestMethod{
string name;
void (*func)(int, int&);
int* results;

TestMethod(string _name, void (*_func)(int, int&)) { name = _name; func = _func; results = new int[s_iMaxPipelineLen]; }
};

int main(){
srand( (unsigned int)time(nullptr) );

vector<TestMethod> testMethods;
testMethods.push_back(TestMethod("all-zero", [](int index, int& out) { out = 0; } ));
testMethods.push_back(TestMethod("repeat-0-1", [](int index, int& out) { out = index % 2; } ));
testMethods.push_back(TestMethod("repeat-0-0-0-1", [](int index, int& out) { out = (index % 4 == 0) ? 0 : 1; } ));
testMethods.push_back(TestMethod("rand", [](int index, int& out) { out = rand() % 2; } ));

int* vals = new int[s_iArrayLen];

for(int currentPipelineLen = 0; currentPipelineLen < s_iMaxPipelineLen; ++currentPipelineLen){
for(int currentMethod = 0; currentMethod < (int)testMethods.size(); ++currentMethod){
int resultsSum = 0;
for(int trialNum = 0; trialNum < s_iNumTrials; ++trialNum){
//Generate a new array...
for(int i = 0; i < s_iArrayLen; ++i)
testMethods[currentMethod].func(i, vals[i]);

//And record how long it takes
resultsSum += doWorkAndReturnMicrosecondsElapsed(vals, currentPipelineLen);
}

testMethods[currentMethod].results[currentPipelineLen] = (resultsSum / s_iNumTrials);
}
}

cout << "\t";
for(int i = 0; i < s_iMaxPipelineLen; ++i){
cout << i << "\t";
}
cout << "\n";
for (int i = 0; i < (int)testMethods.size(); ++i){
cout << testMethods[i].name.c_str() << "\t";
for(int j = 0; j < s_iMaxPipelineLen; ++j){
cout << testMethods[i].results[j] << "\t";
}
cout << "\n";
}
int end;
cin >> end;
delete[] vals;
}

Вставить ссылку: http://pastebin.com/F0JAu3uw