為什么分支預測比沒有分支更快？

Question

靈感來自這個問題： 為什么處理排序數組比處理未排序數組更快？

我寫了自己的分支預測實驗：

public class BranchPrediction {
    public static void main(final String[] args) {
        long start;
        long sum = 0;

        /* No branch */
        start = System.nanoTime();
        sum = 0;
        for (long i = 0; i < 10000000000L; ++i)
            sum += i;
        System.out.println(System.nanoTime() - start);
        System.out.println(sum);

        /* With branch */
        start = System.nanoTime();
        sum = 0;
        for (long i = 0; i < 10000000000L; ++i)
            if (i >= 0)
                sum += i;
        System.out.println(System.nanoTime() - start);
        System.out.println(sum);

        /* No branch (again) */
        start = System.nanoTime();
        sum = 0;
        for (long i = 0; i < 10000000000L; ++i)
            sum += i;
        System.out.println(System.nanoTime() - start);
        System.out.println(sum);

        /* With branch (again) */
        start = System.nanoTime();
        sum = 0;
        for (long i = 0; i < 10000000000L; ++i)
            if (i >= 0)
                sum += i;
        System.out.println(System.nanoTime() - start);
        System.out.println(sum);
    }
}

結果讓我感到困惑：根據程序輸出，帶分支的循環比沒有分支循環的循環可靠得快。

示例輸出：

7949691477
-5340232226128654848
6947699555
-5340232226128654848
7920972795
-5340232226128654848
7055459799
-5340232226128654848

為什么會這樣？

編輯：

• 反匯編類顯示Java編譯器沒有優化（遺漏）任何東西（ https://gist.github.com/HouzuoGuo/5692424 ）
• 作者使用的Java基准技術為什么處理排序數組比未排序數組更快？ 和我一樣。
• 該機器是Intel核心i7，運行Linux 3.2 64位和Oracle JVM 1.7 64位
• 當我超過循環迭代次數時，with-branch循環比非分支循環運行多SECONDS。

Answer 1

在我的其他機器（英特爾服務器和工作站）上運行相同的實驗后，我可能會得出結論，我所經歷的這種現象特定於這款筆記本電腦CPU（英特爾i7 Q740M）。

==== 6個月后編輯====

看看這個： http ： //eli.thegreenplace.net/2013/12/03/intel-i7-loop-performance-anomaly/

Answer 2

請記住，JVM在內部優化執行，並且PC內部有緩存可以加快計算速度。 由於您擁有如此強大的處理器（許多獨立的核心），因此並不奇怪。 另請注意，在Java代碼下運行的代碼映射到PC的機器代碼。 只需輸入盡可能優化的代碼，讓JVM擔心它。

編輯：機器和硬件，如大負載，它們運行效率更高。 特別是緩存。