Core Bound

概念

Core Bound 指 CPU 核心计算能力受限。包括两种：

1. 硬件的计算资源不足（吞吐量受限）

• port 冲突：例如 Intel Skylake 架构上，除法和平方根运算都会被分配到 port 0 上，如果大量的类似耗时操
  作排队，那么就会体现为硬件算力的限制。

Port 指的是 CPU 内部的 执行端口（execution ports）。

现代 CPU（尤其是 Intel、AMD 的 x86-64 架构）采用 超标量、乱序执行，有多个功能单元可以并行执行不同
类型的指令。

每个功能单元挂在一个 端口 (port) 上，负责特定类型的操作，比如：

• 整数运算端口（加减、逻辑运算）
• 浮点运算端口（乘法、除法、加法）
• 加载端口（从内存读取数据）
• 存储端口（写数据到内存）

CPU 的调度器会把指令分配到合适的端口执行。

如果某类端口资源不足，就会出现 port bound（端口受限），性能瓶颈来自于某个端口的拥塞。

👉 举例： Intel Skylake 架构有 8 个端口：

• Port 0/1：整数和浮点运算
• Port 2/3：加载（Load）
• Port 4：存储地址计算
• Port 5：存储数据
• Port 6：分支预测
• Port 7：整数运算

2. 指令间的依赖（增加延迟）

例如链表的遍历，CPU 无法对其并行。

while (n) {
    n = n->next;
}

优化方法

第 1 种计算能力受限的问题，最好的办法是升级 CPU，换成具有更多除数的型号，或者将计算任务卸载到加速器
上。

第 2 种数据依赖链的问题，可能需要重写算法。下面介绍一些有名的优化方法：

1. 向量化
2. 函数 inline 化
3. 循环转换
4. 编译器内建函数
5. 其他

目的是减少执行的指令或用更好的汇编指令替代。