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: キャッシュ効率を最適化するにはどうすればよいですか?

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

キャッシュに優しいコードは、キャッシュ メモリを効果的に使用し、キャッシュ ミスを最小限に抑え、パフォーマンスを最適化します。遅いメインメモリからデータをフェッチします。対照的に、キャッシュに適さないコードは頻繁にキャッシュをミスするため、実行が遅くなります。

キャッシュ効率の確保

キャッシュ効率の高いコードを作成するには、次の原則を考慮してください。

• 時間的局所:最近アクセスされたデータは、すぐに再びアクセスされる可能性があります。メモリのスラッシングを回避して、頻繁に使用されるデータをキャッシュに保持します。
• 空間的局所性: 関連するデータはメモリ内で近くにまとめて保存する必要があります。リンク リスト (分散メモリ) ではなく、配列 (連続メモリ) のようなデータ構造を使用します。
• 適切なコンテナ: C の std::vector など、キャッシュ効率の高いアクセス用に設計されたコンテナを選択します。 .
• データ構造設計: アルゴリズムとデータを適応させる大規模なデータ セットのキャッシュ ブロックなど、キャッシュ利用率を最大化するための構造。
• データの順序付け: データ内の暗黙的な構造を利用します。たとえば、キャッシュのパフォーマンスを向上させるために、2D 行列を列優先の順序で保存します。
• 予測可能な分岐: プリフェッチを困難にし、キャッシュ ミスにつながる予測不可能な分岐を回避します。
• 仮想関数の最小化: 仮想関数の呼び出し頻度が低いと、キャッシュ ミスが発生する可能性があります。パフォーマンスが重要なセクションでは避けてください。

一般的なキャッシュの問題

• フォールス シェアリング: 複数のプロセッサが次のことを試みたときに発生します。同じキャッシュライン内のデータを変更すると、キャッシュの上書きが繰り返され、パフォーマンス。
• スラッシング: メモリ アクセスが継続的にページ フォールトをトリガーし、ディスク アクセスにより実行が遅くなる、不十分なキャッシュの極端な症状。

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