cmd.exe vs Powershell中C++程序的执行时间不同

Question

我正在对这个相当简单的程序进行基准测试：

#include <Windows.h>
#include <stdio.h>

void dotp(float *array1, float *array2, float *dest, size_t N) {
  for (size_t i = 0; i < N; ++i) {
      dest[i] += array1[i] * array2[i];
  }
}

float *newArray(int N) {
  float *x = new float[N];
  for (size_t i = 0; i < N; ++i) {
    x[i] = i;
  }
  return x;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
  SetPriorityClass(GetCurrentProcess(), REALTIME_PRIORITY_CLASS);
  LARGE_INTEGER StartingTime, EndingTime, ElapsedMicroseconds;
  LARGE_INTEGER Frequency;

  size_t LOOPS = 10 * 1000 * 1000;
  int N =  1024;

  float* x = newArray(N);
  float* y = newArray(N);
  float* z = newArray(N);

  QueryPerformanceFrequency(&Frequency); 
  QueryPerformanceCounter(&StartingTime);
  for (size_t i = 0; i < LOOPS; ++i) {
    dotp(x, y, z, N);
  }
  QueryPerformanceCounter(&EndingTime);
  ElapsedMicroseconds.QuadPart = EndingTime.QuadPart - StartingTime.QuadPart;
  ElapsedMicroseconds.QuadPart *= 1000000;
  ElapsedMicroseconds.QuadPart /= Frequency.QuadPart;

  printf("%lld\r\n", Frequency.QuadPart);
  QueryPerformanceFrequency(&Frequency); 
  printf("%lld\r\n", ElapsedMicroseconds.QuadPart);
  printf("%lld\r\n", Frequency.QuadPart);

  return 0;
}

并用cl.exe /arch:AVX2 /O2 main.cpp编译它。

在 cmd.exe 中运行时，运行大约需要 1 秒（我运行了很多次，没有区别）：

.\main.exe
10000000
1023448
10000000

但是，当在 Powershell 中运行它时，它基本上（并且在多次运行中始终如一，无论我的操作系统中发生了什么）更快：

 .\main.exe
10000000
620746
10000000

使用一些简单的 shell 命令可以证实性能计数器所说的：

cmd /v:on /c "echo !time! & .\main.exe & echo !time!
11:59:11.38
10000000
1004120
10000000
11:59:12.39

 Measure-Command {.\main.exe}


Days              : 0
Hours             : 0
Minutes           : 0
Seconds           : 0
Milliseconds      : 630
Ticks             : 6308918
TotalDays         : 7.30198842592593E-06
TotalHours        : 0.000175247722222222
TotalMinutes      : 0.0105148633333333
TotalSeconds      : 0.6308918
TotalMilliseconds : 630.8918

我在分析代码之前和之后打印了性能计数器频率，以防万一发生变化，并设置进程的优先级 class 以防 cmd.exe 和 Powershell 处理不同。 没有区别。

最重要的是，只要包含 iostream 并使用它打印其他内容，cmd.exe 和 Powershell 就会给出相同的结果（cmd.exe 的速度增加，Power 的速度降低）。

#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>

void dotp(float *array1, float *array2, float *dest, size_t N) {
  for (size_t i = 0; i < N; ++i) {
      dest[i] += array1[i] * array2[i];
  }
}

float *newArray(int N) {
  float *x = new float[N];
  for (size_t i = 0; i < N; ++i) {
    x[i] = i;
  }
  return x;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
  SetPriorityClass(GetCurrentProcess(), REALTIME_PRIORITY_CLASS);
  LARGE_INTEGER StartingTime, EndingTime, ElapsedMicroseconds;
  LARGE_INTEGER Frequency;

  size_t LOOPS = 10 * 1000 * 1000;
  int N =  1024;

  float* x = newArray(N);
  float* y = newArray(N);
  float* z = newArray(N);

  QueryPerformanceFrequency(&Frequency); 
  QueryPerformanceCounter(&StartingTime);
  for (size_t i = 0; i < LOOPS; ++i) {
    dotp(x, y, z, N);
  }
  QueryPerformanceCounter(&EndingTime);
  ElapsedMicroseconds.QuadPart = EndingTime.QuadPart - StartingTime.QuadPart;
  ElapsedMicroseconds.QuadPart *= 1000000;
  ElapsedMicroseconds.QuadPart /= Frequency.QuadPart;

  printf("%lld\r\n", Frequency.QuadPart);
  QueryPerformanceFrequency(&Frequency); 
  printf("%lld\r\n", ElapsedMicroseconds.QuadPart);
  printf("%lld\r\n", Frequency.QuadPart);
  std::cout << "blah" << std::endl;

  return 0;
}

cmd.exe：

.\main.exe
10000000
776086
10000000
blah

Powershell：

.\main.exe
10000000
763109
10000000
blah

我不确定如何解释这些差异。

Answer 1

为应用程序计时是一件非常复杂的事情。 原因是您没有使用实时操作系统。

您的处理器停止执行您的应用程序以将上下文更改为另一个进程，因此您有实时的错觉。

检查这个以更好地理解为什么你的代码不能正常工作： https://en.wikipedia.org/wiki/Scheduling_(computing)

希望我有所帮助