C 17에서 `std::hardware_destructive_interference_size`와 `std::hardware_constructive_interference_size`를 어떻게 사용하여 메모리 액세스와 성능을 최적화할 수 있나요?

std::hardware_destructive_interference_size 및 std::hardware_constructive_interference_size 이해

소개

C 17 , 추가 std::hardware_destructive_interference_size 및 std::hardware_constructive_interference_size는 메모리 액세스를 최적화하고 성능 저하를 방지하는 이식 가능한 방법을 제공합니다.

L1 캐시 라인 크기와의 관계

이 상수는 다음과 같습니다. 일반적으로 전송되는 데이터의 최소 단위인 L1 캐시 라인 크기와 관련됩니다. CPU와 캐시 사이. 이러한 크기에 따라 데이터 구조를 정렬하고 구성함으로써 충돌을 방지하고 성능을 향상할 수 있습니다.

사용 사례

• 파괴적 간섭: 시간적으로 분리된 런타임 액세스 패턴을 가진 여러 개체가 서로 밀접하게 배치되면 서로의 캐시 라인을 간섭하여 성능 저하를 일으킬 수 있습니다. std::hardware_destructive_interference_size를 패딩 또는 정렬 값으로 사용하면 이 문제를 완화할 수 있습니다.
• 구조적 간섭: 시간적으로 로컬 런타임 액세스 패턴이 있는 객체가 서로 밀접하게 배치되면 동일한 캐시를 공유할 수 있습니다. 라인, 성능 향상. std::hardware_constructive_interference_size는 이러한 객체에 대한 최적의 크기와 정렬을 결정하는 데 도움이 됩니다.

정적 상수 관련 과제

이러한 상수는 정적 constexpr로 정의됩니다. 컴파일 타임에 평가됩니다. 그러나 이로 인해 문제가 발생합니다. 계산된 값이 런타임 시 대상 시스템의 캐시 라인 크기와 완벽하게 일치하지 않을 수 있습니다.

해결 방법

이 문제를 해결하기 위해 우리는 가능한 경우 알려진 시스템 특성을 기반으로 자체 상수 값을 정의할 수 있습니다. 또는 캐시 라인 크기를 동적으로 감지하는 플랫폼별 힌트나 라이브러리를 사용할 수 있습니다.

예

다음 코드는 이러한 상수가 어떻게 작동하는지 보여주는 간단한 예를 보여줍니다. 될 수 있다 사용:

#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;
}

결론

std::hardware_destructive_interference_size 및 std::hardware_constructive_interference_size는 메모리 액세스를 최적화하고 캐시 라인 충돌을 방지하는 데 유용한 도구를 제공합니다. 그러나 다양한 플랫폼에서 최적의 성능을 보장하려면 정적 상수와 관련된 문제를 인식하고 적절한 해결 방법을 고려하는 것이 중요합니다.

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