Возможно, по той причине, что современные процессоры постоянно меняют тактовую частоту.
Можно перед всеми замерами вставить дополнительный цикл "для разогрева".
Я в своё время тоже увлёкся всеми этими синтетическими бенчмарками. Более-менее достоверное время можно получить, по-моему, только взяв мат.ожидание времени выполнения по серии нескольких замеров. За счёт вычисления мат.ожидания можно отбраковать результаты, которые сильно отклоняются от нормы.