在 Go 中测量 FLOPS

Question

我想编写一个 go 程序来对我的 CPU 进行基准测试并计算出我的笔记本电脑的 GFLOPS。func benchmarkFlopTime(){    num_operations := int(100000000)    var timeArray[] time.Duration;    var result float64    for i:=0; i < num_operations; i++ {        t1 := time.Now()        result = 1.0 + 312.232        elapsed := time.Since(t1)        timeArray = append(timeArray, elapsed)        result += 1.0    }    fmt.Println("Result (ns):", float64(sumTimeArray(timeArray))/float64(time.Duration(num_operations)))}输出 1：结果 (ns)：9.99604753ns解释：这段代码给了我大约0.1 GFLOPS ((1sec/10ns)/10^-9)。我知道我的 CPU 每个周期可以做 8 次操作，而我只做一次，所以我可以有一个因子 8，假设我有1GFLOPS问题：虽然，我的笔记本电脑的 GFLOPS 理论数量为 2.5GHZ i7，8 核，应该是： 8*2.5*8 = 160GFLOPS。我远远低于这个结果。我确切地说我在编译时不激活优化go install -gcflags '-N -l' github.com/golang/cpu-benchmark。我们能解释一下这个远低于理论值的值吗？Go 可以测量吗？

Answer 1

这是一个（简单的）Go 基准测试，它对一个循环和二十个浮点运算进行计时。

package main

import (

    "fmt"

    "math"

    "runtime"

    "testing"

    "time"

)

var (

    f  float64

    e  float64 = math.E

    pi float64 = math.Pi

)

const nFlop = 20 // benchmarkFloatOps

func benchmarkFloatOps(n int) {

    for i := 0; i < n; i++ {

        f = pi + e

        f = pi - e

        f = pi * e

        f = pi / e

        f = pi + e

        f = pi - e

        f = pi * e

        f = pi / e

        f = pi + e

        f = pi - e

        f = pi * e

        f = pi / e

        f = pi + e

        f = pi - e

        f = pi * e

        f = pi / e

        f = pi + e

        f = pi - e

        f = pi * e

        f = pi / e

    }

}

func BenchmarkFloatOps(b *testing.B) {

    benchmarkFloatOps(b.N)

}

func Results(t time.Duration, n int, nFlop int) {

    fmt.Println(

        t, nFlop*n, "ops",

        float64(t)/float64(time.Duration((nFlop*n))), "ns/op",

    )

}

func main() {

    runtime.GOMAXPROCS(1)

    // testing benchmark

    br := testing.Benchmark(BenchmarkFloatOps)

    Results(br.T, br.N, nFlop)

    // manual benchmark

    n := br.N

    start := time.Now()

    benchmarkFloatOps(n)

    end := time.Now()

    elapsed := end.Sub(start)

    Results(elapsed, n, nFlop)

}

输出：Intel i7-6700 CPU 3.40GHz：

1.296967371s 4000000000 ops 0.32424184275 ns/op

1.299078813s 4000000000 ops 0.32476970325 ns/op

转到伪代码benchmarkFloatOps：

$ go tool compile -S flops.go

"".benchmarkFloatOps t=1 size=592 value=0 args=0x8 locals=0x0

    0x0000 00000 (flops.go:19)  TEXT    "".benchmarkFloatOps(SB), $0-8

    0x0000 00000 (flops.go:19)  NOP

    0x0000 00000 (flops.go:19)  NOP

    0x0000 00000 (flops.go:19)  MOVQ    "".n+8(FP), CX

    0x0005 00005 (flops.go:19)  FUNCDATA    $0, gclocals·5184031d3a32a42d85027f073f873668(SB)

    0x0005 00005 (flops.go:19)  FUNCDATA    $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)

    0x0005 00005 (flops.go:20)  MOVQ    $0, AX

    0x0007 00007 (flops.go:20)  CMPQ    AX, CX

    0x000a 00010 (flops.go:20)  JGE $0, 588

    0x0010 00016 (flops.go:21)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x0018 00024 (flops.go:21)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0020 00032 (flops.go:21)  ADDSD   X1, X0

    0x0024 00036 (flops.go:21)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x002c 00044 (flops.go:22)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x0034 00052 (flops.go:22)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x003c 00060 (flops.go:22)  SUBSD   X1, X0

    0x0040 00064 (flops.go:22)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0048 00072 (flops.go:23)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x0050 00080 (flops.go:23)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0058 00088 (flops.go:23)  MULSD   X1, X0

    0x005c 00092 (flops.go:23)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0064 00100 (flops.go:24)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x006c 00108 (flops.go:24)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0074 00116 (flops.go:24)  DIVSD   X1, X0

    0x0078 00120 (flops.go:24)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0080 00128 (flops.go:25)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x0088 00136 (flops.go:25)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0090 00144 (flops.go:25)  ADDSD   X1, X0

    0x0094 00148 (flops.go:25)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x009c 00156 (flops.go:26)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x00a4 00164 (flops.go:26)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x00ac 00172 (flops.go:26)  SUBSD   X1, X0

    0x00b0 00176 (flops.go:26)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x00b8 00184 (flops.go:27)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x00c0 00192 (flops.go:27)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x00c8 00200 (flops.go:27)  MULSD   X1, X0

    0x00cc 00204 (flops.go:27)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x00d4 00212 (flops.go:28)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x00dc 00220 (flops.go:28)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x00e4 00228 (flops.go:28)  DIVSD   X1, X0

    0x00e8 00232 (flops.go:28)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x00f0 00240 (flops.go:29)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x00f8 00248 (flops.go:29)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0100 00256 (flops.go:29)  ADDSD   X1, X0

    0x0104 00260 (flops.go:29)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x010c 00268 (flops.go:30)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x0114 00276 (flops.go:30)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x011c 00284 (flops.go:30)  SUBSD   X1, X0

    0x0120 00288 (flops.go:30)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0128 00296 (flops.go:31)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x0130 00304 (flops.go:31)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0138 00312 (flops.go:31)  MULSD   X1, X0

    0x013c 00316 (flops.go:31)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0144 00324 (flops.go:32)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x014c 00332 (flops.go:32)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0154 00340 (flops.go:32)  DIVSD   X1, X0

    0x0158 00344 (flops.go:32)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0160 00352 (flops.go:33)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x0168 00360 (flops.go:33)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0170 00368 (flops.go:33)  ADDSD   X1, X0

    0x0174 00372 (flops.go:33)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x017c 00380 (flops.go:34)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x0184 00388 (flops.go:34)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x018c 00396 (flops.go:34)  SUBSD   X1, X0

    0x0190 00400 (flops.go:34)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0198 00408 (flops.go:35)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x01a0 00416 (flops.go:35)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x01a8 00424 (flops.go:35)  MULSD   X1, X0

    0x01ac 00428 (flops.go:35)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x01b4 00436 (flops.go:36)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x01bc 00444 (flops.go:36)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x01c4 00452 (flops.go:36)  DIVSD   X1, X0

    0x01c8 00456 (flops.go:36)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x01d0 00464 (flops.go:37)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x01d8 00472 (flops.go:37)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x01e0 00480 (flops.go:37)  ADDSD   X1, X0

    0x01e4 00484 (flops.go:37)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x01ec 00492 (flops.go:38)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x01f4 00500 (flops.go:38)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x01fc 00508 (flops.go:38)  SUBSD   X1, X0

    0x0200 00512 (flops.go:38)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0208 00520 (flops.go:39)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x0210 00528 (flops.go:39)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0218 00536 (flops.go:39)  MULSD   X1, X0

    0x021c 00540 (flops.go:39)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0224 00548 (flops.go:40)  MOVSD   "".pi(SB), X0

    0x022c 00556 (flops.go:40)  MOVSD   "".e(SB), X1

    0x0234 00564 (flops.go:40)  DIVSD   X1, X0

    0x0238 00568 (flops.go:40)  MOVSD   X0, "".f(SB)

    0x0240 00576 (flops.go:20)  INCQ    AX

    0x0243 00579 (flops.go:20)  NOP

    0x0243 00579 (flops.go:20)  CMPQ    AX, CX

    0x0246 00582 (flops.go:20)  JLT $0, 16

    0x024c 00588 (flops.go:42)  RET

转到目标代码benchmarkFloatOps：

$ go build flops.go && go tool objdump -s benchmarkFloatOps ./flops

TEXT main.benchmarkFloatOps(SB) /home/peter/Dropbox/gopath/src/so/benchmark/flops.go

    flops.go:19 0x401000    488b4c2408      MOVQ 0x8(SP), CX

    flops.go:20 0x401005    31c0            XORL AX, AX

    flops.go:20 0x401007    4839c8          CMPQ CX, AX

    flops.go:20 0x40100a    0f8d3c020000        JGE 0x40124c

    flops.go:21 0x401010    f20f1005e8801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b80e8(IP), X0

    flops.go:21 0x401018    f20f100dd8801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b80d8(IP), X1

    flops.go:21 0x401020    f20f58c1        REPNE ADDSD X1, X0

    flops.go:21 0x401024    f20f110544451e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e4544(IP)

    flops.go:22 0x40102c    f20f1005cc801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b80cc(IP), X0

    flops.go:22 0x401034    f20f100dbc801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b80bc(IP), X1

    flops.go:22 0x40103c    f20f5cc1        REPNE SUBSD X1, X0

    flops.go:22 0x401040    f20f110528451e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e4528(IP)

    flops.go:23 0x401048    f20f1005b0801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b80b0(IP), X0

    flops.go:23 0x401050    f20f100da0801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b80a0(IP), X1

    flops.go:23 0x401058    f20f59c1        REPNE MULSD X1, X0

    flops.go:23 0x40105c    f20f11050c451e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e450c(IP)

    flops.go:24 0x401064    f20f100594801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b8094(IP), X0

    flops.go:24 0x40106c    f20f100d84801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b8084(IP), X1

    flops.go:24 0x401074    f20f5ec1        REPNE DIVSD X1, X0

    flops.go:24 0x401078    f20f1105f0441e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e44f0(IP)

    flops.go:25 0x401080    f20f100578801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b8078(IP), X0

    flops.go:25 0x401088    f20f100d68801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b8068(IP), X1

    flops.go:25 0x401090    f20f58c1        REPNE ADDSD X1, X0

    flops.go:25 0x401094    f20f1105d4441e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e44d4(IP)

    flops.go:26 0x40109c    f20f10055c801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b805c(IP), X0

    flops.go:26 0x4010a4    f20f100d4c801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b804c(IP), X1

    flops.go:26 0x4010ac    f20f5cc1        REPNE SUBSD X1, X0

    flops.go:26 0x4010b0    f20f1105b8441e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e44b8(IP)

    flops.go:27 0x4010b8    f20f100540801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b8040(IP), X0

    flops.go:27 0x4010c0    f20f100d30801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b8030(IP), X1

    flops.go:27 0x4010c8    f20f59c1        REPNE MULSD X1, X0

    flops.go:27 0x4010cc    f20f11059c441e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e449c(IP)

    flops.go:28 0x4010d4    f20f100524801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b8024(IP), X0

    flops.go:28 0x4010dc    f20f100d14801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b8014(IP), X1

    flops.go:28 0x4010e4    f20f5ec1        REPNE DIVSD X1, X0

    flops.go:28 0x4010e8    f20f110580441e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e4480(IP)

    flops.go:29 0x4010f0    f20f100508801b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b8008(IP), X0

    flops.go:29 0x4010f8    f20f100df87f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7ff8(IP), X1

    flops.go:29 0x401100    f20f58c1        REPNE ADDSD X1, X0

    flops.go:29 0x401104    f20f110564441e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e4464(IP)

    flops.go:30 0x40110c    f20f1005ec7f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7fec(IP), X0

    flops.go:30 0x401114    f20f100ddc7f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7fdc(IP), X1

    flops.go:30 0x40111c    f20f5cc1        REPNE SUBSD X1, X0

    flops.go:30 0x401120    f20f110548441e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e4448(IP)

    flops.go:31 0x401128    f20f1005d07f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7fd0(IP), X0

    flops.go:31 0x401130    f20f100dc07f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7fc0(IP), X1

    flops.go:31 0x401138    f20f59c1        REPNE MULSD X1, X0

    flops.go:31 0x40113c    f20f11052c441e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e442c(IP)

    flops.go:32 0x401144    f20f1005b47f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7fb4(IP), X0

    flops.go:32 0x40114c    f20f100da47f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7fa4(IP), X1

    flops.go:32 0x401154    f20f5ec1        REPNE DIVSD X1, X0

    flops.go:32 0x401158    f20f110510441e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e4410(IP)

    flops.go:33 0x401160    f20f1005987f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7f98(IP), X0

    flops.go:33 0x401168    f20f100d887f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7f88(IP), X1

    flops.go:33 0x401170    f20f58c1        REPNE ADDSD X1, X0

    flops.go:33 0x401174    f20f1105f4431e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e43f4(IP)

    flops.go:34 0x40117c    f20f10057c7f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7f7c(IP), X0

    flops.go:34 0x401184    f20f100d6c7f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7f6c(IP), X1

    flops.go:34 0x40118c    f20f5cc1        REPNE SUBSD X1, X0

    flops.go:34 0x401190    f20f1105d8431e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e43d8(IP)

    flops.go:35 0x401198    f20f1005607f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7f60(IP), X0

    flops.go:35 0x4011a0    f20f100d507f1b00    REPNE MOVSD_XMM 0x1b7f50(IP), X1

    flops.go:35 0x4011a8    f20f59c1        REPNE MULSD X1, X0

    flops.go:35 0x4011ac    f20f1105bc431e00    REPNE MOVSD_XMM X0, 0x1e43bc(IP)

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