如何使用'std::hardware_delta_interference_size”和'std::hardware_constructive_interference_size”来优化 C 17 中的内存访问和性能？

了解 std::hardware_delta_interference_size 和 std::hardware_constructive_interference_size

简介

C 17 中，添加std::hardware_delta_interference_size 和 std::hardware_constructive_interference_size 提供了一种可移植的方法来优化内存访问并避免性能陷阱。

与 L1 缓存行大小的关系

这些常量通常是与L1高速缓存线大小有关，L1高速缓存线是CPU和CPU之间传输的最小数据单位。 缓存。通过根据这些大小对齐和组织数据结构，我们可以避免冲突并提高性能。

用例

• 破坏性干扰： 当具有临时不相交运行时访问模式的多个对象紧密放置在一起时，它们可能会干扰彼此的缓存行，从而导致性能下降。使用 std::hardware_delta_interference_size 作为填充或对齐值可以缓解此问题。
• 相长干扰： 当具有临时本地运行时访问模式的对象紧密放置在一起时，它们可以共享相同的缓存线，提高性能。 std::hardware_constructive_interference_size 有助于确定这些对象的最佳大小和对齐方式。

静态常量的挑战

这些常量被定义为 static constexpr，这意味着它们在编译时进行评估。然而，这带来了一个挑战：计算值可能与运行时目标计算机的缓存行大小不完全一致。

解决方法

为了解决这个问题，我们可以根据已知的系统特征（如果可用）定义我们自己的常数值。或者，我们可以使用特定于平台的提示或库来动态检测缓存行大小。

示例

以下代码显示了一个简单的示例，演示了这些常量如何可以是使用：

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
  // Assuming hardware_destructive_interference_size and hardware_constructive_interference_size are defined
  int x1[hardware_destructive_interference_size]; // Avoid false sharing
  int x2[hardware_destructive_interference_size / 2]; // Potential false sharing
  int y1[hardware_constructive_interference_size]; // Promote true sharing
  pair<int, int> y2; // Potential true sharing

  // Use these arrays to store data and observe the performance difference due to alignment issues

  return 0;
}

结论

std::hardware_delta_interference_size 和 std::hardware_constructive_interference_size 为优化内存访问和避免缓存行冲突提供了一个有价值的工具。然而，重要的是要意识到与静态常量相关的挑战并考虑适当的解决方法以确保在不同平台上获得最佳性能。

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