キャッシュに優しいコードとキャッシュに優しくないコード: 違いは何ですか? キャッシュ効率の高いコードを作成するにはどうすればよいですか?

キャッシュに適したコードとキャッシュに適さないコード: 総合ガイド

「キャッシュに適さない」コードと「キャッシュに適さない」コードの違いは何ですか? 「キャッシュに優しい」コード?

コードとキャッシュ メモリのやり取りは、コードのパフォーマンスに大きな影響を与えます。キャッシュに適さないコードはキャッシュミスを頻繁に引き起こし、データ取得に不必要な遅延をもたらします。対照的に、キャッシュに適したコードはキャッシュの使用率を最大化するため、キャッシュ ミスが減り、パフォーマンスが向上します。

キャッシュ効率の良いコードの書き方

キャッシュ用にコードを最適化するには効率を高めるには、次の原則を考慮してください。

1.メモリ階層を理解する:
現代のコンピュータは、レジスタが最も高速で、DRAM が最も遅いメモリ階層を採用しています。キャッシュはさまざまな速度と容量でこのギャップを埋めます。キャッシュはレイテンシを短縮する上で重要な役割を果たしますが、帯域幅を増やしてもレイテンシを克服することはできません。

2.局所性の原則:
キャッシュに適したコードは、頻繁にアクセスされるデータはすぐに再びアクセスされる可能性が高いという局所性の原則を利用します。時間的および空間的局所性を利用する方法でデータを編成することにより、キャッシュ ミスを最小限に抑えることができます。

3.キャッシュに優しいデータ構造を使用する:
データ構造の選択は、キャッシュの使用率に大きな影響を与える可能性があります。要素を連続して格納する std::vector や、std::vector よりも効率的なメモリ管理を提供する std::array などのデータ構造を検討してください。

4。データの暗黙的な構造を利用する:
データの基礎となる構造を理解すると、最適化が可能になります。たとえば、2 次元配列では、列優先の順序付け (Fortran での使用など) により、行優先の順序付け (C での使用など) と比較してキャッシュの使用率が最適化されます。これは、列優先の順序で連続して格納されている要素にアクセスすると、キャッシュ ラインがより効果的に活用されるためです。

5.予測できない分岐を避ける:
分岐があると、コンパイラーがキャッシュ用にコードを最適化することが困難になります。キャッシュ使用率を最大化するには、ループ インデックスやその他のパタ​​ーンに基づく予測可能な分岐が、予測できない分岐よりも優先されます。

6.仮想関数呼び出しを制限する:
C では、仮想関数を過度に使用すると、ルックアップ中にキャッシュ ミスが発生する可能性があります。一般に、予測可能な呼び出しパターンを持つ非仮想メソッドを使用すると、キャッシュのパフォーマンスが向上します。

7.誤った共有に注意する:
マルチコア環境では、異なるプロセッサが頻繁にアクセスする共有データがキャッシュ ラインに含まれている場合、誤った共有が発生する可能性があります。これにより、複数のプロセッサが共有データを上書きするため、キャッシュ ミスが発生する可能性があります。メモリを適切に配置すると、この問題を軽減できます。

結論:

キャッシュ効率の高いコードを作成するには、メモリ階層とデータの局所性を理解する必要があります。上記で概説した原則と手法を実装することで、開発者はコードを最適化してキャッシュの使用率を向上させることができ、パフォーマンスの向上とレイテンシーの削減につながります。

以上がキャッシュに優しいコードとキャッシュに優しくないコード: 違いは何ですか? キャッシュ効率の高いコードを作成するにはどうすればよいですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。