Wie optimiert die Neuordnung des Speichers Prozessoren und Compiler?

Wie die Neuordnung des Speichers Prozessoren und Compilern zugute kommt

Die Neuordnung des Speichers spielt eine entscheidende Rolle bei der Optimierung der Leistung sowohl für Prozessoren als auch für Compiler.

Vorteile für Prozessoren

StoreLoad-Neuordnung (wesentlich für Out-of-Order-Ausführung):
Speicherneuordnung ermöglicht es Prozessoren, bestimmte Geschäfte vor dem Laden auszuführen, Dadurch ist eine Ausführung außerhalb der Reihenfolge möglich. Dadurch kann der Prozessor die Parallelität auf Befehlsebene nutzen und die Gesamtausführungszeit reduzieren.

StoreStore-Neuordnung (nicht unbedingt erforderlich, aber vorteilhaft):
StoreStore-Neuordnung ermöglicht die Ausführung von Geschäften aus Reihenfolge, auch wenn es sich dabei um unterschiedliche Speicherorte handelt. Dies bietet mehr Möglichkeiten zur Optimierung, indem aufeinanderfolgende Speicher in weniger Vorgängen zusammengeführt werden.

Vorteile für Compiler

Optimierungsmöglichkeiten für gemeinsam genutzte Variablen:
Durch die Neuordnung des Speichers können Compiler aggressive Optimierungen an Code durchführen, der auf gemeinsam genutzten Speicher zugreift. Da andere Threads die Zwischenzustände von Speichern nicht beobachten können, können Compiler mehrere Speichervorgänge in einem einzigen Vorgang kombinieren.

Reduzierung der Codegröße und Verbesserung der Leistung:
Compiler nutzen die Neuordnung des Speichers, um den Code zu reduzieren Größe und Verbesserung der Leistung. Beispielsweise kann eine Sequenz zum Erhöhen einer Variablen in einen einzigen Speichervorgang vereinfacht werden, wodurch sowohl die Codegröße als auch die Ausführungszeit reduziert werden.

As-If-Regel

Speicherneuordnung basiert auf der „Als-ob“-Regel, die besagt, dass die beobachtbaren Auswirkungen eines Programms dieselben sein müssen, als ob Anweisungen der Reihe nach ausgeführt würden. Diese Regel gibt dem Compiler und der Hardware mehr Flexibilität bei der Codeoptimierung, ohne die Anforderungen der Quellcode-Korrektheit zu verletzen.

Fazit

Speicherneuordnung ist eine entscheidende Technik, die den Prozessor verbessert und Compilerleistung. Durch die Möglichkeit, Speicher in Bezug auf Ladevorgänge und andere Speicher neu anzuordnen, können Compiler gemeinsam genutzte Speicheroperationen optimieren und Prozessoren können die Parallelität auf Befehlsebene nutzen, was zu schnelleren Ausführungszeiten und einer verbesserten Leistung führt.

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