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Question

您的处理器是移动型号，TDP 较低，为 15 瓦。100% 负载下的 CPU 频率可能不恒定。它可能由于多种原因而降低速度：多个活动核心；功率限制；热量限制；...

为了能够继续工作并确保每次运行的差异仅由代码更改/优化引起，您需要首先找到一个稳定的测试操作点。您需要将最大 CPU 频率限制为小于或等于系统不会因任何原因将其调低的点。

建议使用的监控工具是 turbostat（包含在 linux-tools-common）包中）。此外，尽管可能不会产生任何影响，但您的示例程序是单线程的，因此请尝试强制 CPU 亲和性。示例（我已调用您的程序ask.c并将其编译为ask）：

doug@s19:~/tmp$ time taskset -c 5 ./ask 1000000000
loops = 1000000000

real    1m23.237s
user    1m23.236s
sys     0m0.003s

与此同时，turbostat正在运行：

doug@s19:~$ sudo turbostat --Summary --quiet --show Busy%,Bzy_MHz,IRQ,PkgWatt,PkgTmp,RAMWatt,GFXWatt --interval 15
Busy%   Bzy_MHz IRQ     PkgTmp  PkgWatt GFXWatt RAMWatt
0.01    1224    446     36      1.36    0.00    0.89
0.01    800     354     35      1.36    0.00    0.89
4.30    4790    8122    48      12.20   0.00    0.89
8.32    4800    15430   48      22.49   0.00    0.89
8.32    4800    15358   48      22.60   0.00    0.89
8.32    4800    15377   48      22.63   0.00    0.89
8.32    4800    15394   48      22.58   0.00    0.89
8.32    4800    15435   49      22.61   0.00    0.89
0.23    4634    758     36      2.04    0.00    0.89
0.01    800     348     36      1.47    0.00    0.89

请注意，在程序运行时，CPU 频率稳定在 4.8 GHz，并且远未达到可能导致节流的任何其他限制。运行turobstat不带--quiet选项的程序可以了解其中一些限制：

...
cpu8: MSR_TURBO_RATIO_LIMIT: 0x303030303030
48 * 100.0 = 4800.0 MHz max turbo 6 active cores
48 * 100.0 = 4800.0 MHz max turbo 5 active cores
48 * 100.0 = 4800.0 MHz max turbo 4 active cores
48 * 100.0 = 4800.0 MHz max turbo 3 active cores
48 * 100.0 = 4800.0 MHz max turbo 2 active cores
48 * 100.0 = 4800.0 MHz max turbo 1 active cores
...
cpu0: MSR_PKG_POWER_INFO: 0x000003e8 (125 W TDP, RAPL 0 - 0 W, 0.000000 sec.)
cpu0: MSR_PKG_POWER_LIMIT: 0x428440001b83e8 (UNlocked)
cpu0: PKG Limit #1: ENabled (125.000000 Watts, 8.000000 sec, clamp ENabled)
cpu0: PKG Limit #2: ENabled (136.000000 Watts, 0.002441* sec, clamp DISabled)

建议你从禁用 turbo 开始。默认情况下，你应该使用 intel_pstate CPU 频率调整驱动程序，因此：

$ echo 1 | sudo tee /sys/devices/system/cpu/intel_pstate/no_turbo
1

和turbostat：

Busy%   Bzy_MHz IRQ     PkgTmp  PkgWatt GFXWatt RAMWatt
8.32    4100    15613   39      13.04   0.00    0.89
8.32    4100    15386   39      13.12   0.00    0.89
8.32    4100    15382   39      13.02   0.00    0.89
8.32    4100    15384   40      13.05   0.00    0.89

注意功率明显下降。当然，程序运行时间也更长：

doug@s19:~/tmp$ time taskset -c 5 ./ask 1000000000
loops = 1000000000

real    1m37.531s
user    1m37.531s
sys     0m0.003s

要直接限制 CPU 频率，请执行以下操作，例如：

doug@s19:~/tmp$ echo 95 | sudo tee /sys/devices/system/cpu/intel_pstate/max_perf_pct
95

turbostat在程序运行期间（显然，我重新启用了涡轮增压）：

Busy%   Bzy_MHz IRQ     PkgTmp  PkgWatt GFXWatt RAMWatt
0.02    1266    694     34      1.69    0.00    0.89
0.03    800     681     34      1.39    0.00    0.89
1.70    4553    3662    44      5.01    0.00    0.89
8.32    4600    15387   44      19.24   0.00    0.89
8.32    4600    15374   44      19.46   0.00    0.89

Answer 1