Wie helfen std::hardware_destructive_interference_size und std::hardware_constructive_interference_size, den Speicherzugriff zu optimieren?

Std::hardware_destructive_interference_size und std::hardware_constructive_interference_size verstehen

Einführung

C 17 führte zwei statische constexpr-Konstanten ein, std::hardware_destructive_interference_size und std::hardware_constructive_interference_size, um Informationen über die Cache-Zeilengröße bereitzustellen. Diese Konstanten haben jedoch einen umfassenderen Zweck, der über das bloße Ermitteln der L1-Cache-Zeilengröße hinausgeht.

Beziehung zur L1-Cache-Zeilengröße

Die Absicht dieser Konstanten besteht darin, Werte bereitzustellen, die den optimalen Offset darstellen oder begrenzen Sie Datenstrukturen, um falsches Teilen zu vermeiden bzw. echtes Teilen zu fördern. Obwohl diese Werte theoretisch gut mit der L1-Cache-Zeilengröße übereinstimmen sollten, ist dies in der Praxis nicht garantiert.

Anwendungsfälle

Diese Konstanten können in verschiedenen Szenarien verwendet werden:

• Destruktive Interferenz (False-Sharing) vermeiden: Durch Sicherstellung Dadurch, dass Objekte, die zeitlich disjunkte Zugriffsmuster erfahren, weit genug voneinander entfernt im Speicher platziert werden (entspricht hardware_destructive_interference_size), kann falsches Teilen abgemildert werden.
• Förderung konstruktiver Interferenz (True-Sharing): Von Durch die Zuweisung von Objekten innerhalb einer Größe und Ausrichtung, die mit hardware_constructive_interference_size übereinstimmt, kann dies dazu beitragen, sicherzustellen, dass die Objekte platziert werden dicht beieinander im Speicher, was den Datenaustausch fördert und Cache-Fehler reduziert.

Einschränkungen und Vorsichtsmaßnahmen

Diese Konstanten werden zur Kompilierungszeit definiert und stellen nicht unbedingt die tatsächliche Cache-Zeilengröße dar Laufzeit. Verschiedene Maschinen können unterschiedliche Cache-Zeilengrößen haben.

Wenn die Maximierung der Leistung eine kritische Anforderung ist, ist es ratsam, einen genauen Wert für die Cache-Zeilengröße mithilfe von Präprozessormakros oder durch die Verwendung plattformspezifischer Bibliotheken zu definieren, die die Cache-Zeilengröße erkennen. Zeilengröße zur Laufzeit.

Beispielprogramm:

Das bereitgestellte Beispielprogramm zeigt, wie diese Konstanten effektiv genutzt werden können. Es demonstriert das falsche Teilen, indem es ein Array von Int-Wrappern mit unterschiedlichen Ausrichtungen und ein Paar Ints mit unterschiedlichen Ausrichtungen zuweist und die Auswirkungen auf die Leistung zeigt.

Das Programm enthält auch eine Hilfsfunktion, cache_line_size(), die dient als Fallback oder kann während der Kompilierung neu definiert werden, um eine bekannte L1-Cache-Zeilengröße zu verwenden, falls verfügbar.

Wenn Sie diese Konstanten verstehen und angemessen verwenden, können Sie kann Ihren Code für einen effizienten Speicherzugriff und eine verbesserte Leistung optimieren.

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