std::hardware_destructive_interference_size と std::hardware_constructive_interference_size はメモリ アクセスの最適化にどのように役立ちますか?

std::hardware_destructive_interference_size と std::hardware_constructive_interference_size について

はじめに

C 17 では、2 つの静的 constexpr 定数、std::hardware_destructive_interference_size と std::hardware_constructive_interference_size が導入されました。 std::hardware_constructive_interference_size、キャッシュラインのサイズに関する情報を提供します。ただし、これらの定数には、単に L1 キャッシュ ライン サイズを取得するだけではなく、より広範な目的があります。

L1 キャッシュ ライン サイズとの関係

これらの定数の目的は、最適なオフセットを表す値を提供することです。または、それぞれ偽共有を回避するため、または真の共有を促進するためのデータ構造の制限。理論上、これらの値は L1 キャッシュラインのサイズと適切に一致するはずですが、実際にそうなるとは保証されません。

使用例

これらの定数は、さまざまなシナリオで使用できます。

• 破壊的干渉 (フォールスシェアリング) の回避:時間的に切り離されたアクセス パターンが発生するオブジェクトがメモリ内で十分に離れて配置されるようにすることで (hardware_destructive_interference_size に相当)、フォールス シェアリングを軽減できます。
• 建設的干渉 (True-Sharing) の促進 : hardware_constructive_interference_size に一致するサイズと配置内でオブジェクトを割り当てることにより、オブジェクトはメモリ内で近くに配置され、データ共有が促進され、キャッシュ ミスが減少します。

制限事項と注意事項

これらの定数はコンパイル時に定義され、必ずしも実際のキャッシュを表すわけではありません。実行時の行サイズ。マシンごとにキャッシュ ライン サイズが異なる場合があります。

パフォーマンスを最大化することが重要な要件である場合は、プリプロセッサ マクロを使用するか、キャッシュを検出するプラットフォーム固有のライブラリを使用して、正確なキャッシュ ライン サイズ値を定義することをお勧めします。実行時の行サイズ。

サンプル プログラム:

提供されたサンプル プログラムは、これらの定数を効果的に使用する方法を示しています。これは、異なるアライメントを持つ int ラッパーの配列と異なるアライメントを持つ int のペアを割り当てることによってフォールス シェアリングを示し、パフォーマンスへの影響を示しています。

このプログラムには、ユーティリティ関数、cache_line_size() も含まれています。フォールバックとして使用することも、利用可能な場合は既知の L1 キャッシュライン サイズを使用するようにコンパイル中に再定義することもできます。

これらの定数を理解し、適切に使用することで、コードを最適化してメモリ アクセスを効率化し、パフォーマンスを向上させることができます。

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