第4章 性能分析中的术语和指标

Linux perf和Intel VTune Profiler工具。

4.1 退休指令与执行指令

考虑到投机执行，CPU执行的指令要不退休指令多。Linux perf使用perf stat -e instruction ./a.exe即可获得退休指令的数量。

4.2 CPU利用率

CPU利用率表示在一段时间内的繁忙程度，用时间百分比表示。如果CPU利用率低，通常意味着应用程序的性能较差，因为有部分CPU时间被浪费掉了。然而CPU利用率高也不总是好事，因为这只能说明系统正在做一些事情，但是不能准确说明系统到底在做什么：例如CPUI阻塞等待内存访问时；在多线程上下文中，线程在等待处理资源的时候可能会自旋。

4.3 CPI和IPC

CPI：平均每条指令退休需要消耗的多少CPU时钟周期；

IPC：平均每个CPU时钟周期有多少条指令退休。

软件工程师通常期望较低的CPI、较高的IPC。

4.4 微操作

x86架构微处理器把复杂类CISC指令转换为简单类RISC微操作。

在现代Intel CPU中，微操作也能被融合，方式有二：
        微融合：融合从相同机器指令转化而来的微操作；
        宏融合：融合从不同机器指令转化而来的微操作。

微融合和宏融合能够节省流水线从解码到退休的所有阶段的带宽。Linux perf查看负载程序微操作的发射、执行和退休数量。perf stat -e uops_issued.any,uops_executed.thread,uops_retired.all -- a.exe

x86微架构上指令延迟、吞吐量、端口使用方法和对应微操作数量，都能在网站找到。

4.5 流水线槽位

一个流水线槽位代表处理一个微操作所需的硬件资源。流水线槽位是自顶向下微架构分析的核心指标之一。

4.7 缓存未命中

存储器	时延
L1	4周期
L2	10~25周期
L3	约40周期
主存	200多个周期

Intel内存时延检查工具MLC是一个用于测量内存时延和带宽以及系统在增加加载动作时它们如何变化的工具，可以用于建立被测系统的性能基线和性能分析。在TMA分析方法中，指令缓存未命中被归类于前端停滞，数据缓存未命中归类为后端停滞。Linux perf使用perf stat -e mem_load_retired.l1_hit,mem_inst_retired.all_loads -- a.exe

可以进一步拆解L1的未命中情况perf stat -e mem_load_retired.l1_miss,mem_load_retired.l2_hit,mem_load_retired.l2_miss -- a.exe

4.8 分支预测错误

Linux perf使用perf stat -e branches,branch-misses -- a.exe查看分支预测错误的次数。