"GCC संकलक को अपग्रेड क्यों करें?" या "इंटेल एटम पर GCC संकलक का प्रदर्शन संस्करण से संस्करण तक"

आइए यह समझने की कोशिश करें कि इंटेल एटम आर्किटेक्चर प्रोसेसर के लिए जीसीसी कंपाइलर में क्या नया है और यह प्रसिद्ध ईईएमबीसी कोरमार्क बेंचमार्क के प्रदर्शन और कोड आकार को कैसे प्रभावित करता है।
ऊपर एक ग्राफ है जो GCC संस्करण 4.4.6 (उच्चतर बेहतर है) के लिए निर्धारित बुनियादी विकल्पों के प्रदर्शन के सापेक्ष GCC के विभिन्न संस्करणों द्वारा निर्धारित चोटी और बुनियादी विकल्पों के साथ संकलित CoreMark के प्रदर्शन को दर्शाता है।

परीक्षण के दौरान, निम्नलिखित संकलक विकल्पों का उपयोग किया गया था:
आधार का विकल्प सेट (आधार): "-O2 -फास्ट-गणित -mfpmath = sse -m32 -march = परमाणु"
आधार का विकल्प सेट (आधार) + यदि रूपांतरण: "-O2 -फास्ट-गणित -mfpmath = sse -ftree-loop-if-Convert -m32 -march = atom"
विकल्पों का चरम सेट (शिखर): "-Ofast -funroll-loops -mfpmath = sse -m32 -march = atom", संस्करणों के लिए 4.4 और 4.5 "-Ofast" को "-O3 -फॉस्ट-मैथ" द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है
X86 पर GCC के लिए इष्टतम विकल्पों के बारे में अधिक जानकारी यहाँ लिखी गई थी । यह ध्यान देने योग्य है कि "-flto" विकल्प अभी तक CoreMark प्रदर्शन को नहीं जोड़ता है।

यह ग्राफ से देखा जा सकता है कि CoreMark पर "-ftree-loop-if-Convert" के साथ विकल्पों का मूल सेट हासिल किया।

नीचे GCC के विभिन्न संस्करणों के लिए सापेक्ष आधार विकल्पों के शिखर सेट के साथ संकलित निष्पादन योग्य CoreMark कोड के आकार में वृद्धि दिखाने वाला एक ग्राफ है:



निम्नलिखित GCC 4.4.6 पर विकल्पों के मूल समूह के सापेक्ष विकल्पों के एक मूल सेट के साथ GCC के विभिन्न संस्करणों द्वारा संकलित निष्पादन योग्य CoreMark कोड के आकार में वृद्धि दिखाने वाला एक ग्राफ है:



"-Ffunction-section -Wl, - जीसी-सेक्शन -fno-asynchronous-खोल-टेबल -Wl, - स्ट्रिप-ऑल" कोड आकार में मापने के लिए विकल्पों के आधार और शिखर सेट में जोड़े गए थे। ये विकल्प CoreMark के प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करते हैं।
निष्पादन योग्य कोड के इष्टतम आकार के लिए विकल्पों के बारे में अधिक विवरण यहां लिखे गए थे।

ग्राफ़ दिखाते हैं कि विकल्पों के चरम सेट पर कोड का आकार आधार के मुकाबले 2 गुना बड़ा है और बढ़ना जारी है। विकल्पों का मूल सेट, इसके विपरीत, कोड आकार में थोड़ी कमी प्रदान करता है।

2-कोर इंटेल एटम सीपीयू डी 525 पर 1 थ्रेड के लिए सभी माप किए गए थे, 1.80 गीगाहर्ट्ज़ मेमोरी के साथ, ऑपरेटिंग सिस्टम फेडोरा 17।

GCC ने संस्करण 4.4 से संस्करण 4.8 (मुख्य रूप से संस्करण 4.6 से संस्करण 4.7 तक और “-ftree-loop-if-Convert” से संस्करण 4.8 के विकल्पों के आधार सेट तक) में बहुत अच्छी प्रगति दिखाई है। विकल्पों के आधार सेट पर कोड का आकार अपरिवर्तित रहता है, चोटी के सेट पर यह बढ़ता है।

निम्नलिखित GCC में संस्करण से संस्करण तक के विकल्पों और परिवर्तनों का एक संक्षिप्त विवरण है:

• संस्करण जीसीसी 4.5 में, "-मार्च = परमाणु" विकल्प पहली बार ( अधिक ) पेश किया गया था। जीसीसी 4.4 को एटम समर्थन के बिना नवीनतम संस्करण के रूप में लेख में संदर्भित किया गया है। इस संस्करण के लिए CoreMark "-march = i686 -mtune = जेनेरिक -mss3" के साथ संकलित किया गया था। अब तक, बड़ी संख्या में यूनिक्स सिस्टम gcc-4.4 + का उपयोग करते हैं। हालाँकि, यह ध्यान देने योग्य है कि कुछ विशेष gcc- 4.4s "-march = atom" का समर्थन कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, Android NDK gcc-4.4।
• GCC संस्करण 4.6 फ़ंक्शन प्रतिस्थापन (इनलाइन) के लिए सबसे अच्छे आंकड़ो से और प्रतिष्ठित विकल्प के कारण CoreMark प्रदर्शन में सुधार करने की क्षमता से प्रतिष्ठित है : "-ftree-loop-if-Convert" । डिफ़ॉल्ट रूप से, यह विकल्प "-O3 (-Ofast)" के साथ शुरू करने में सक्षम है। विकल्पों के आधार सेट में जोड़ा गया, यह कोरमार्क को ~ 8% तक गति देता है। जीसीसी 4.6 में परिवर्तन की आधिकारिक सूची ।
• "-March = atom" के साथ GCC 4.7 में, नए एटम-विशिष्ट अनुकूलन दिखाई दिए, विशेष रूप से अनुकूलन में जो LEA और IMUL निर्देशों के संचालन में सुधार करते हैं। प्रारंभ में, एटम वास्तुकला पर, IMUL को एक विशेष मोड में स्विच करने की आवश्यकता थी, और इसलिए यह IMUL (नवीनतम एटम प्रोसेसर सिल्वरमोंट में तय) समूह के लिए फायदेमंद था। एलईए, जिसका परिणाम एएलयू के पास गया, प्रदर्शन खो रहा था। इसलिए, एडीए और एमओवी (नवीनतम एटम प्रोसेसर सिल्वरमोंट में तय) से एक अनुक्रम के साथ कुछ एलएए को प्रतिस्थापित करना फायदेमंद था। परिवर्तनों की आधिकारिक सूची ।
• संस्करण 4.8 में, लॉजिक कमांड पर अनुकूलन में सुधार किया गया है। परिणामस्वरूप, कुछ CoreMark फ़ंक्शंस में रजिस्टरों पर दबाव कम हो गया है (यह केवल "-ftree-loop-if-Convert" के साथ विकल्पों के मूल सेट पर लागू होता है)। इसके अलावा संस्करण 4.8 में रजिस्टरों पर दबाव को कम करने का एक मौका है: "-fschedule-insns -fsched-pressure। " (पहले के विकल्प बेहद अस्थिर थे।) कोरमार्क पर, यह विकल्पों के चरम सेट में लगभग 1% जोड़ देगा। सबसे अधिक बार, " -fschedule-insns -fsched-pressure " विकल्प में सुधार करता है जब विकल्प: " -funroll-loops " सक्षम होता है। परिवर्तनों की आधिकारिक सूची । ।

क्या होगा अगर, जीसीसी संस्करण 4.8 में, "-march = atom" में केवल "-march = i686 -mtune = generic -mssse3" शामिल होगा ? CoreMark पर प्रदर्शन 5% तक गिर जाएगा। "-फ्ट्री-लूप-इफ-कन्वर्ट" विकल्पों के मूल सेट के प्रदर्शन में एक और 13% जोड़ता है।
यदि आपके एटम एप्लिकेशन के लिए आपके कोड का आकार और प्रदर्शन दोनों महत्वपूर्ण हैं, तो GCC संस्करण 4.8 पर जाएँ और विकल्पों के साथ संकलन करने का प्रयास करें:
"-O2 -फास्ट-गणित -mfpmath = sse -ftree-loop-if-convet -fschedule-insns -fsched-pressure -32 -march = atom"
यदि केवल प्रदर्शन महत्वपूर्ण है, तो GCC 4.8 विकल्पों के साथ इष्टतम है:
"-Oft -fto -funroll-loops -mfpmath = sse -fschedule-insns -fsched-pressure -32 -mch = परमाणु"