Wie verbessert die Speicherneuordnung die Prozessor- und Compilerleistung?

Wie die Speicherneuordnung Prozessoren und Compilern hilft

Einführung

Die Speicherneuordnung ist eine entscheidende Technik Wird von Prozessoren und Compilern eingesetzt. Es ermöglicht eine effizientere Ausführung von Code und ermöglicht verschiedene Optimierungen. In diesem Artikel wird erläutert, warum die Neuordnung des Speichers sowohl für Hardware als auch für Compiler von Vorteil ist.

Vorteile für Hardware

• Out-of-Order-Ausführung: Die Neuordnung von StoreLoad ist für die Ausführung außerhalb der Reihenfolge in CPUs unerlässlich. Dies ermöglicht die Ausführung von Anweisungen in einer nicht sequenziellen Reihenfolge und verbessert die Leistung, indem Verzögerungen aufgrund von Abhängigkeiten zwischen Anweisungen vermieden werden.
• Cache-Treffer-Optimierung: Durch die Neuordnung des Speichers können Prozessoren Cache-Treffer durch Verzögerung optimieren lädt bis nach Cache-Miss-Ladevorgängen, wodurch die Cache-Auslastung und die Leistung verbessert werden.

Vorteile für Compiler

• Aggressive Transformationen: Durch die Neuordnung von Speichern mit anderen Speicherzugriffen können Compiler aggressive Transformationen am Code durchführen. Beispielsweise können mehrere Variableninkremente in einer einzigen Operation optimiert werden.
• Beseitigung von totem Code: Durch die Neuordnung von Speicherzugriffen können Compiler unnötige Speicheroperationen identifizieren und eliminieren, was zu einer Codeoptimierung führt.

Erläuterung der Neuordnungsregeln

Java und C/C haben ein schwaches Speichermodell, das eine Neuordnung des Speichers durch die Hardware ermöglicht. Allerdings verfügen x86-CPUs über ein stärkeres Speichermodell, das eine konsistente Reihenfolge der Lade- und Speicheranweisungen erfordert.

Schwache Speichermodelle ermöglichen aggressivere Neuordnungen und Optimierungen durch die Hardware, gehen jedoch zu Lasten einer expliziten Synchronisierung durch Programmierer Zugriff auf den gemeinsamen Speicher. Hier kommen Speicherbarrieren ins Spiel, die die gewünschte Reihenfolge der Speicheroperationen erzwingen.

Wert der Speicherneuordnung

Die Speicherneuordnung bietet sowohl für Prozessoren als auch für Compiler erhebliche Vorteile . Es ermöglicht eine schnellere Ausführung, indem es Prozessoren ermöglicht, die Möglichkeiten der Out-of-Order-Ausführung und Cache-Optimierung zu nutzen. Es ermöglicht außerdem eine effiziente Codeoptimierung durch Compiler, was zu einer verbesserten Leistung und einer geringeren Codekomplexität führt.

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