内存重新排序如何增强处理器和编译器性能？

内存重新排序如何帮助处理器和编译器

简介

内存重新排序是一项关键技术由处理器和编译器使用。它允许更有效地执行代码并实现各种优化。本文将深入探讨为什么内存重新排序对硬件和编译器都有好处。

对硬件的好处

• 乱序执行： StoreLoad 重新排序对于 CPU 中的乱序执行至关重要。这允许指令以非顺序顺序执行，通过避免由于指令之间的依赖关系而导致的停顿来提高性能。
• 缓存命中优化：内存重新排序允许处理器通过延迟来优化缓存命中直到缓存未命中加载之后才加载，从而提高缓存利用率和性能。

对编译器的好处

• 积极的转换：使用其他内存访问对存储进行重新排序使编译器能够对代码执行积极的转换。例如，多个变量增量可以优化为单个操作。
• 死代码消除：重新排序内存访问可以帮助编译器识别和消除不必要的内存操作，从而实现代码优化。

重新排序规则说明

Java 和 C/C 的内存模型较弱，允许硬件对内存进行重新排序。然而，x86 CPU 具有更强大的内存模型，需要一致的加载和存储指令顺序。

弱内存模型允许硬件进行更积极的重新排序和优化，但代价是要求程序员显式同步访问共享内存。这就是内存屏障发挥作用的地方，它强制执行所需的内存操作顺序。

内存重新排序的价值

内存重新排序为处理器和编译器提供了显着的好处。它允许处理器利用乱序执行和缓存优化的机会，从而实现更快的执行速度。它还有助于编译器进行高效的代码优化，从而提高性能并降低代码复杂性。

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