Comment `std::hardware_destructive_interference_size` et `std::hardware_constructive_interference_size` sont-ils liés à la taille de la ligne de cache L1 et quels sont leurs cas d'utilisation ?

Comprendre std::hardware_destructive_interference_size et std::hardware_constructive_interference_size

Introduction :

C 17 a introduit deux constantes, std : :hardware_destructive_interference_size et std::hardware_constructive_interference_size, pour faciliter l'alignement et la disposition des structures de données pour des performances optimales sur différentes architectures matérielles.

Comment ces constantes sont-elles liées à la taille de la ligne de cache L1 ?

Ces constantes sont destinées à fournir une approximation de la taille de la ligne de cache L1 pour l'architecture cible.

• Destructif interférence : std::hardware_destructive_interference_size fournit une valeur qui peut être utilisée comme décalage entre les objets pour éviter un faux partage, une situation dans laquelle les données de deux objets ou plus sont placées sur la même ligne de cache, provoquant une dégradation des performances en raison d'un conflit. .
• Interférence constructive : std::hardware_constructive_interference_size fournit une valeur qui peut être utilisée comme limite de l'empreinte mémoire combinée et de l'alignement de base des objets pour promouvoir le véritable partage, où les données de différents objets sont placées sur la même ligne de cache pour améliorer les performances.

Existe-t-il un bon exemple qui démontre leurs cas d'utilisation ?

Considérons l'exemple suivant :

struct CacheOptimizedStruct {
  alignas(std::hardware_constructive_interference_size) int a;
  alignas(std::hardware_constructive_interference_size) int b;
};

int main() {
  CacheOptimizedStruct data;
  // Accessing data.a and data.b in a tight loop will likely benefit from better cache locality.
}

Dans cet exemple, l'attribut alignas utilise les constantes pour garantir que data.a et data.b ont un alignement et une disposition de la mémoire optimaux pour un véritable partage.

Les deux sont des constexpr statiques définis. N'est-ce pas un problème si vous créez un binaire et l'exécutez sur d'autres machines avec des tailles de ligne de cache différentes ?

Oui, cela peut être un problème. Il n'est pas garanti que les constantes fournissent des tailles de ligne de cache précises pour toutes les machines cibles.

Cependant, vous pouvez définir vos propres constantes ou macros pour fournir des valeurs plus précises basées sur des informations spécifiques au système, telles que :

#ifdef KNOWN_L1_CACHE_LINE_SIZE
  constexpr std::size_t cache_line_size = KNOWN_L1_CACHE_LINE_SIZE;
#else
  constexpr std::size_t cache_line_size = std::hardware_destructive_interference_size;
#endif

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