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`std::hardware_delta_interference_size` 和 `std::hardware_constructive_interference_size` 与 L1 缓存行大小有何关系,对跨平台代码有何影响?

Mary-Kate Olsen
Mary-Kate Olsen原创
2024-11-17 14:17:02730浏览

How do `std::hardware_destructive_interference_size` and `std::hardware_constructive_interference_size` relate to L1 cache line size, and what are the implications for cross-platform code?

理解 std::hardware_delta_interference_size 和 std::hardware_constructive_interference_size

这些常量是在 C 17 中引入的,以提供一种获取大小的可移植方法L1 高速缓存线。然而,它们与缓存行大小的关系比这更微妙。

这些常量与 L1 缓存行大小有何关系?

理论上,这些常量应该等于或大于 L1 高速缓存行大小。这是因为破坏性干扰大小是不同线程访问的两个对象之间的最小偏移量,以避免错误共享,而建设性干扰大小是可以在内存中放置在一起以促进真正共享的两个对象的最大大小。

然而,在实践中,由于多种原因,这些常量的值可能与 L1 缓存行大小不完全匹配。首先,编译器可能使用启发式或环境提示来估计缓存行大小,这可能并不在所有情况下都是准确的。其次,缓存行大小可能会根据执行代码的特定机器的体系结构而有所不同。

有一个很好的示例来演示它们的用例吗?

当两个或多个线程访问同一缓存行的不同部分时,就会发生错误共享,导致缓存行失效并频繁重新加载。这可能会导致性能显着下降。为了避免错误共享,不同线程访问的对象在内存中应至少间隔一个缓存行。

真正的共享发生在两个或多个线程访问同一缓存行时,允许缓存行一次加载到缓存中并由所有线程共享。这可以显着提高性能。为了促进真正的共享,应将同一线程访问的对象一起放置在内存中,以便它们适合单个缓存行。

两者都定义为 static constexpr。如果您构建一个二进制文件并在具有不同缓存行大小的其他计算机上执行它,这不是问题吗?当您不确定代码将在哪台机器上运行时,如何防止错误共享?

这些常量的静态 constexpr 性质确实会在运行代码时带来潜在问题不同的机器具有不同的缓存行大小。如前所述,这些常量的值可能与 L1 缓存行大小不完全匹配,这可能会导致错误共享或错过真正共享的机会。

为了缓解此问题,您可以为目标架构定义具有特定缓存行大小的自己的常量。或者,您可以使用 std::hardware_delta_interference_size 和 std::hardware_constructive_interference_size 常量作为后备值,并使用特定于平台的方法在运行时检查实际缓存行大小。

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