メモリの並べ替えはプロセッサとコンパイラをどのように最適化しますか?

メモリの並べ替えがプロセッサとコンパイラにもたらすメリット

メモリの並べ替えは、プロセッサとコンパイラの両方のパフォーマンスを最適化する上で重要な役割を果たします。

プロセッサーの利点

ストアロードの並べ替え (アウトオブオーダー実行に必須):
メモリの並べ替えにより、プロセッサーはロード前に特定のストアを実行できます。アウトオブオーダー実行が可能になります。これにより、プロセッサは命令レベルの並列処理を活用し、全体的な実行時間を短縮できます。

StoreStore の並べ替え (必須ではありませんが、有益です):
StoreStore の並べ替えにより、ストアを次の順序で実行できます。たとえ異なるメモリ位置が含まれていたとしても、順序は変わりません。これにより、連続するストアをより少ない操作にマージすることで、より多くの最適化の機会が提供されます。

コンパイラーの利点

シェア変数の最適化の機会:
メモリの並べ替えにより、コンパイラは共有メモリにアクセスするコードに対して積極的な最適化を実行できます。他のスレッドはストアの中間状態を観察できないため、コンパイラは複数のストア操作を 1 つの操作に結合できます。

コード サイズの削減とパフォーマンスの向上:
コンパイラはメモリの並べ替えを利用してコードを削減します。サイズを大きくし、パフォーマンスを向上させます。たとえば、変数をインクリメントするシーケンスを 1 つのストア操作に簡素化し、コード サイズと実行時間の両方を削減できます。

As-If ルール

メモリの並べ替えこれは、プログラムの観察可能な効果は、命令が順番に実行された場合と同じでなければならないという「as-if」ルールに基づいています。このルールにより、ソース コードの正確性の要件に違反することなく、コンパイラとハードウェアにコードの最適化における柔軟性が高まります。

結論

メモリの並べ替えは、プロセッサを向上させる重要なテクニックです。そしてコンパイラのパフォーマンス。ロードやその他のストアに関してストアの順序を変更できるようにすることで、コンパイラは共有メモリ操作を最適化し、プロセッサは命令レベルの並列処理を利用できるため、実行時間が短縮され、パフォーマンスが向上します。

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