Code compatible avec le cache ou non : quelle est la différence et comment puis-je écrire du code efficace avec le cache ?

Code compatible avec le cache et code non convivial : un guide complet

Quelle est la différence entre « Cache non convivial » et Code « Cache Friendly » ?

L'efficacité de l'interaction d'un code avec la mémoire cache a un impact significatif sur sa performance. Un code peu convivial pour le cache provoque de fréquents échecs de cache, entraînant des retards inutiles dans la récupération des données. En revanche, un code respectueux du cache maximise l'utilisation du cache, ce qui entraîne moins d'échecs de cache et des performances améliorées.

Comment écrire du code efficace avec le cache

Pour optimiser le code pour le cache efficacité, tenez compte des principes suivants :

1. Comprendre la hiérarchie de la mémoire :
Les ordinateurs modernes utilisent une hiérarchie de mémoire avec les registres les plus rapides et la DRAM la plus lente. Les caches comblent cet écart, avec des vitesses et des capacités variables. Les caches jouent un rôle crucial dans la réduction de la latence, qui ne peut être surmontée en augmentant la bande passante.

2. Principe de localité :
Le code respectueux du cache exploite le principe de localité, qui stipule que les données fréquemment consultées sont susceptibles d'être consultées à nouveau bientôt. En organisant les données de manière à exploiter la localité temporelle et spatiale, les erreurs de cache peuvent être minimisées.

3. Utilisez des structures de données respectueuses du cache :
Le choix de la structure de données peut avoir un impact significatif sur l'utilisation du cache. Considérez les structures de données comme std::vector, qui stocke les éléments de manière contiguë, ou std::array, qui offre une gestion de la mémoire plus efficace que std::vector.

4. Exploiter la structure implicite des données :
Comprendre la structure sous-jacente des données permet une optimisation. Par exemple, dans un tableau bidimensionnel, l'ordre des colonnes principales (comme celui utilisé par Fortran) optimise l'utilisation du cache par rapport à l'ordre des lignes principales (comme celui utilisé par C). En effet, l'accès aux éléments stockés de manière contiguë dans l'ordre des colonnes principales exploite plus efficacement les lignes de cache.

5. Évitez les branches imprévisibles :
Les branches rendent difficile pour le compilateur l'optimisation du code pour la mise en cache. Les branches prévisibles basées sur des indices de boucle ou d'autres modèles sont préférées aux branches imprévisibles pour maximiser l'utilisation du cache.

6. Limiter les appels de fonctions virtuelles :
En C, les fonctions virtuelles peuvent entraîner des échecs de cache lors de la recherche si elles sont utilisées de manière excessive. Les performances du cache sont généralement meilleures avec les méthodes non virtuelles qui ont des modèles d'appel prévisibles.

7. Surveillez les faux partages :
Dans les environnements multicœurs, un faux partage peut se produire lorsque les lignes de cache contiennent des données partagées auxquelles différents processeurs accèdent fréquemment. Cela peut entraîner des échecs de cache lorsque plusieurs processeurs écrasent les données partagées. Un alignement approprié de la mémoire peut atténuer ce problème.

Conclusion :

L'écriture de code efficace en cache nécessite une compréhension de la hiérarchie de la mémoire et de la localité des données. En mettant en œuvre les principes et techniques décrits ci-dessus, les développeurs peuvent optimiser le code pour une meilleure utilisation du cache, entraînant ainsi des performances améliorées et une latence réduite.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!