Wie können „std::hardware_destructive_interference_size' und „std::hardware_constructive_interference_size' dabei helfen, Speicherzugriffsmuster zu optimieren?

Std::hardware_destructive_interference_size und std::hardware_constructive_interference_size verstehen

Zwischengespeicherte Liniengrößen

std ::hardware_destructive_interference_size und std::hardware_constructive_interference_size sind in C 17 eingeführte Konstanten, die darauf abzielen, tragbare Hinweise zur Optimierung von Speicherzugriffsmustern basierend auf der Cache-Zeilengröße des Systems bereitzustellen.

Wie sie sich auf die beziehen L1-Cache-Zeilengröße

Diese Konstanten sollten Ihnen theoretisch die Größe der L1-Cache-Zeile anzeigen, obwohl dies in der Praxis nicht immer garantiert ist. Compiler können Umgebungshinweise schätzen oder verwenden, um diese Werte zu bestimmen.

Anwendungsfälle

• Destruktive Interferenz tritt auf, wenn mehrere Threads auf verschiedene Objekte zugreifen innerhalb derselben Cache-Zeile, was möglicherweise die Leistung beeinträchtigt. std::hardware_destructive_interference_size kann als Hinweis für die Objektplatzierung verwendet werden, um dies zu vermeiden.
• Konstruktive Interferenz tritt auf, wenn eng verwandte Objekte in derselben Cache-Zeile platziert werden, was die Leistung verbessert. std::hardware_constructive_interference_size kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass diese Objekte in eine Cache-Zeile passen.

Kompilierung und binäre Ausführung

Da die Größe der Cache-Zeile je nach Maschine variieren kann , kann die Verwendung dieser Konstanten direkt in kompilierten Binärdateien zu Problemen führen. Es wird empfohlen, einen genauen Wert basierend auf der bekannten Systemarchitektur zu definieren oder einen Fallback-Mechanismus zu verwenden, um die geeignete Größe zur Laufzeit zu bestimmen.

Beispiel

Beachten Sie den folgenden Code:

struct CacheLineObject {
    alignas(std::hardware_destructive_interference_size) int value;
};

Wenn das System eine Cache-Zeilengröße von 64 Byte hat, stellt die Deklaration eines Arrays von CacheLineObject-Strukturen sicher, dass jedes Objekt seine eigene Cache-Zeile belegt, wodurch destruktive Interferenzen minimiert und die Leistung verbessert werden.

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