Comment `std::hardware_destructive_interference_size` et `std::hardware_constructive_interference_size` peuvent-ils être utilisés pour optimiser l'accès à la mémoire et les performances en C 17 ?

Comprendre std::hardware_destructive_interference_size et std::hardware_constructive_interference_size

Introduction

En C 17 , l'ajout de std::hardware_destructive_interference_size et std::hardware_constructive_interference_size fournissent un moyen portable d'optimiser l'accès à la mémoire et d'éviter les pièges de performances.

Relation avec la taille de la ligne de cache L1

Ces constantes sont généralement lié à la taille de la ligne de cache L1, qui est l'unité minimale de données transférée entre le processeur et le cache. En alignant et en organisant les structures de données en fonction de ces tailles, nous pouvons éviter les conflits et améliorer les performances.

Cas d'utilisation

• Interférence destructrice : Lorsque plusieurs objets avec des modèles d'accès à l'exécution temporellement disjoints sont placés à proximité les uns des autres, ils peuvent interférer avec les lignes de cache les uns des autres, entraînant une dégradation des performances. L'utilisation de std::hardware_destructive_interference_size comme valeur de remplissage ou d'alignement peut atténuer ce problème.
• Interférence constructive : Lorsque des objets avec des modèles d'accès à l'exécution temporellement locaux sont placés à proximité les uns des autres, ils peuvent partager le même cache. ligne, améliorant les performances. std::hardware_constructive_interference_size aide à déterminer la taille et l'alignement optimaux pour ces objets.

Défis liés aux constantes statiques

Ces constantes sont définies comme des constexpr statiques, ce qui signifie ils sont évalués au moment de la compilation. Cependant, cela introduit un défi : les valeurs calculées peuvent ne pas s'aligner parfaitement avec la taille de la ligne de cache de la machine cible au moment de l'exécution.

Solutions de contournement

Pour résoudre ce problème, nous Nous pouvons définir nos propres valeurs constantes en fonction des caractéristiques connues du système, si disponibles. Alternativement, nous pouvons utiliser des astuces ou des bibliothèques spécifiques à la plate-forme qui détectent dynamiquement la taille de la ligne de cache.

Exemple

Le code suivant montre un exemple simple qui montre comment ces constantes peut être used:

#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;
}

Conclusion

std::hardware_destructive_interference_size et std::hardware_constructive_interference_size fournissent un outil précieux pour optimiser l'accès à la mémoire et éviter les conflits de lignes de cache. Cependant, il est important d'être conscient des défis associés aux constantes statiques et d'envisager des solutions de contournement appropriées pour garantir des performances optimales sur différentes plateformes.

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