我正在生成一个合成C基准测试，旨在通过以下Python脚本导致大量的指令获取错过：

#!/usr/bin/env python

import tempfile

import random

import sys

if __name__ == '__main__':

functions = list()

for i in range(10000):

func_name = "f_{}".format(next(tempfile._get_candidate_names()))

sys.stdout.write("void {}() {{\n".format(func_name))

sys.stdout.write(" double pi = 3.14, r = 50, h = 100, e = 2.7, res;\n")

sys.stdout.write(" res = pi*r*r*h;\n")

sys.stdout.write(" res = res/(e*e);\n")

sys.stdout.write("}\n")

functions.append(func_name)

sys.stdout.write("int main() {\n")

sys.stdout.write("unsigned int i;\n")

sys.stdout.write("for(i =0 ; i < 100000 ;i ++ ){\n")

for i in range(10000):

r = random.randint(0, len(functions)-1)

sys.stdout.write("{}();\n".format(functions[r]))

sys.stdout.write("}\n")

sys.stdout.write("}\n")

代码所做的只是生成 C program ，它由许多随机命名的虚函数组成，这些函数又在 main() 中以随机顺序调用 . 我正在使用 -O0 在CentOS 7下使用gcc 4.8.5编译生成的代码 . 该代码在配备2x Intel Xeon E5-2630v3(Haswell架构)的双插槽机器上运行 .

我感兴趣的是在分析 binary compiled from the C code (不是Python脚本，仅用于自动生成代码)时理解perf报告的与指令相关的计数器 . 特别是，我正在使用 perf stat 观察以下计数器：

instructions

L1-icache-load-misses (指令提取错过L1，又名Haswell上的r0280)

r2424 ， L2_RQSTS.CODE_RD_MISS (指令提取错过L2)

rf824 ， L2_RQSTS.ALL_PF (所有L2硬件预取程序请求，包括代码和数据)

我首先在BIOS中禁用了所有硬件预取程序的代码，即

MLC Streamer禁用

MLC空间预取器已禁用

DCU数据预取器已禁用

DCU指令预取器已禁用

结果如下(进程被固定到第二个CPU的第一个核心和相应的NUMA域，但我想这没有太大的区别)：

perf stat -e instructions,L1-icache-load-misses,r2424,rf824 numactl --physcpubind=8 --membind=1 /tmp/code

Performance counter stats for 'numactl --physcpubind=8 --membind=1 /tmp/code':

25,108,610,204 instructions

2,613,075,664 L1-icache-load-misses

5,065,167,059 r2424

17 rf824

33.696954142 seconds time elapsed

考虑到上面的数字，我无法解释L2中如此大量的指令获取失误 . 我已禁用所有预取程序， L2_RQSTS.ALL_PF 确认如此 . 但为什么我看到L2中的指令获取次数比L1i多两倍？在我的(简单)心理处理器模型中，如果在L2中查找指令，则必须先在L1i中查找 . 显然我错了，我错过了什么？

然后，我尝试在启用所有硬件预取程序的情况下运行相同的代码，即

MLC Streamer已启用

MLC Spatial Prefetcher已启用

DCU数据预取器已启用

DCU指令预取器已启用

结果如下：

perf stat -e instructions,L1-icache-load-misses,r2424,rf824 numactl --physcpubind=8 --membind=1 /tmp/code

Performance counter stats for 'numactl --physcpubind=8 --membind=1 /tmp/code':

25,109,877,626 instructions

2,599,883,072 L1-icache-load-misses

5,054,883,231 r2424

908,494 rf824

现在， L2_RQSTS.ALL_PF 似乎表明发生了更多的事情，虽然我预计预取器会更具攻击性，但我认为由于跳跃密集型工作负载和数据预取器没有，预编译器严重受到测试与这种工作量有很大关系 . 但同样， L2_RQSTS.CODE_RD_MISS 仍然太高，启用了预取器 .

所以，总结一下，我的问题是：

禁用硬件预取程序后， L2_RQSTS.CODE_RD_MISS 似乎远高于 L1-icache-load-misses . 即使启用了硬件预取程序，我仍然无法解释它 . 与 L1-icache-load-misses 相比，如此高的 L2_RQSTS.CODE_RD_MISS 背后的原因是什么？