我们如何编写缓存友好的代码以最大限度地提高性能？

缓存友好的代码：了解局部性的重要性

简介

在现代计算机中在系统中，高速缓存在减少访问数据所需的时间方面发挥着至关重要的作用。 “缓存友好代码”经过优化，可利用缓存的功能并最大限度地提高其效率。

缓存不友好与缓存友好代码

“缓存不友好代码”指表现出较差局部性的代码，导致频繁的缓存未命中。当相关数据分散在内存中，需要获取多个缓存行才能访问它时，就会发生这种情况。

另一方面，“缓存友好代码”通过将相关数据在内存中紧密地保持在一起来提高局部性。这使得缓存能够有效地存储程序在不久的将来可能需要的数据，从而减少缓存未命中的次数。

缓存友好代码的原则

• 时间局部性：代码应该访问最近使用过的数据，因为它很可能会被再次访问很快。
• 空间局部性：相关数据应连续存储在内存中。这允许缓存同时获取多个相关数据项。

优化缓存友好性代码

• 使用适当的容器： 像 std::vector 这样的容器连续存储元素，使它们比像这样的容器更适合缓存std::list.
• 考虑数据结构和算法设计： 算法和数据结构的设计应考虑缓存局部性。缓存阻塞是一种通过将数据划分为适合缓存行的块来提高局部性的技术。
• 利用数据结构：考虑多维数组中数据元素的顺序。行优先排序（例如，首先访问行）可能会比列优先排序导致更多的缓存未命中，尤其是当缓存行保存一行的多个元素时。
• 避免不可预测的分支： 流水线架构依赖于代码顺序来预取数据。不可预测的分支会破坏此过程，导致缓存未命中。
• 避免虚拟函数：C 中的虚拟函数可能会因查找操作而导致缓存未命中。

结论

通过实现这些原则，开发人员可以编写缓存友好的代码最大限度地减少缓存未命中并提高应用程序的性能。了解局部性对于优化现代计算机架构的代码至关重要。

以上是我们如何编写缓存友好的代码以最大限度地提高性能？的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！