Почему время выполнения одного и того же кода на одном компьютере может быть разным?

Question

Я новичок в программировании на C, я написал код и хочу получить его во время выполнения.Вот что я сделал.Каждый раз, когда я запускаю свой код, я получаю другое значение времени выполнения.Это правильно?или что-то не так с моим кодом?

int main(int argc, char *argv[])
{
    time_t start,end;
    start=clock();
    // this part is some operation

    end=clock();
    int running_time=end-start;
    printf("Time taken: %d",running_time);
    return 0;
}

Answer 1

Ничего плохого в коде.Это просто понимание планировщика ОС для выполнения вашей программы. Оно постоянно меняется.

Answer 2

Это зависит от изменений, которые вы наблюдаете.В современных компьютерах все разработано для статистической оптимизации среднего времени работы.Но многие архитектурные особенности основаны на статистике и в зависимости от начальных условий могут привести к очень разному времени выполнения.Это в основном кеши и предикторы ветвления.Нормально иметь вариации около 20-30% во время выполнения.И мы провели эксперименты на системах без ОС, использующих железо, и те же самые стойки поведения.

Вот программа, которая измеряет время с помощью счетчика меток времени (циклов).Можно проверить две простые функции.Один - это просто нулевой вектор, а второй - набор тестов для случайного (но всегда идентичного) вектора.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 1000000
#define TYPE int
#define ZERO 0

static unsigned long long start_timer() ;
static unsigned long long stop_timer() ;
static double dtime(long long debut, long long fin);


#ifdef __i386__
#  define RDTSC_DIRTY "%eax", "%ebx", "%ecx", "%edx"
#elif __x86_64__
#  define RDTSC_DIRTY "%rax", "%rbx", "%rcx", "%rdx"
#else
# error unknown platform
#endif


static inline unsigned long long start_timer() 
{ 
  unsigned int hi = 0, lo = 0; 

  asm volatile("cpuid\n\t"
           "rdtscp\n\t"
           "mov %%edx, %0\n\t"
           "mov %%eax, %1\n\t" 
           : "=r" (hi), "=r" (lo)
           :: RDTSC_DIRTY);      
  unsigned long long that =   (unsigned long long)((lo) |
                           (unsigned long long)(hi)<<32);

  return that; 
} 

static inline unsigned long long stop_timer() 
{ 
  unsigned int hi = 0, lo = 0; 

  asm volatile("rdtscp\n\t"    
           "mov %%edx, %0\n\t" 
           "mov %%eax, %1\n\t" 
           "cpuid\n\t"     
           : "=r" (hi), "=r" (lo)
           :: RDTSC_DIRTY);      
  unsigned long long that =   (unsigned long long)((lo) |
                           (unsigned long long)(hi)<<32);

  return that; 
} 

static inline double dtime(long long start, long long end)
{
  return (double) (end - start) ;
}


TYPE BF[N] ;

long long start, end;
double benchtime;


void zero(){
  int i, j, m ;
  start=start_timer();
  for (i=0;i<N;i++)
    BF[i]=ZERO;
  benchtime=dtime(start, stop_timer());

  printf ("%g\n", benchtime);
}

void randtest(){
  int i, j, m ;
  srandom(100);
  for (i=0;i<N;i++)
    BF[i]=random();
  int count=0;
  start=start_timer();
  for (i=0;i<N;i++){
    if (BF[i]>RAND_MAX/2)
      count++;
  }
  benchtime=dtime(start, stop_timer());

  printf ("%g\n", benchtime);
}



void main()
{
  #ifdef ZEROTEST
  zero();
  #else
  randtest();
  #endif
} 

Вот результаты:

am @ Mandel: ~ / tmp / d $ cc -DZEROTEST time.c;для меня в 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10;делать ./a.out;сделано

1.09084e + 07 1.14298e + 07 1.07197e + 07 1.26519e + 07 1.32742e + 07 1.37184e + 07 1.54689e + 07 1.36335e + 07 1.20818e + 07 1.12298e + 07

am @ Mandel: ~ / tmp / d $ cc -DZEROTEST -O time.c;для меня в 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10;делать ./a.out;сделано

4.30112e + 06 4.37242e + 06 4.28102e + 06 4.51831e + 06 4.45952e + 06 5.77813e + 06 6.33686e + 06 5.44415e + 06 5.67434e + 06 5.90118e + 06

am @ Mandel: ~ / tmp / d $ cc time.c;для меня в 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10;делать ./a.out;сделано

2.4763e + 07 2.77489e + 07 2.78568e + 07 3.3762e + 07 3.56298e + 07 3.66709e + 07 3.22833e + 07 2.68651e + 07 2.88412e + 07 2.92287e + 07

am @ Mandel: ~ / tmp / d $ cc -O time.c;для меня в 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10;делать ./a.out;сделано

1.00543e + 06 1.15819e + 06 1.00544e + 06 2.74409e + 06 1.17561e + 06 1.40751e + 06 2.41898e + 06 1.65623e + 06 2.19502e + 06 1.59414e + 06

Как вы можете видеть, как правило, изменение времени составляет не менее 30%, но когда речь идет о предсказателях ветвлений, он может быть гораздо больше.И это происходит либо в оптимизированном, либо в неоптимизированном коде.

Вы не можете считать, что выполнение является чем-то детерминированным в современных архитектурах.Существуют вариации, связанные с выбором архитектурного дизайна, которые по крайней мере так же важны, как и эффекты ОСИ это очень сложно, когда речь идет о реальном времени.

Answer 3

Это очень нормально для времени выполнения, так как ваш компьютер, вероятно, работает много вещей (включая вашу ОС), не только этот кусок кода, и это повлияет на тактовые частоты.

На компьютере, где потребление обработки очень стабильно, время выполнения должно оставаться аналогичным , хотя.

В вашем коде нет ничего плохого.