C99.hu

Az L1 gyorsítótár nyoma

Egy rendszerprogramozó azt vizsgálja, mennyi idő kell az L1 cache újratöltéséhez. A feladat az, hogy elemezze a kódot, értse meg, mit mér, és becsülje meg, milyen hardverjelenséget használ ki.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cstdint>
#include <chrono>
#include <new>

using namespace std::chrono;

auto L1RefillLatency(){
    constexpr size_t CacheLineSize = std::hardware_destructive_interference_size;
    constexpr auto TotalBufferSize = CacheLineSize * (2 << 12);
    constexpr auto Trials = 20'000;
    
    std::vector<uint8_t> CacheLineData(CacheLineSize), CacheLineEvictData(TotalBufferSize);
    volatile uint64_t sink = 0;
    
    auto floodTime = 0.0;
    
    const auto startTrialing = steady_clock::now();
    
    for(size_t trials = 0; trials < Trials; trials++){
        auto floodStart = steady_clock::now();
        
        for(size_t i = 0; i< CacheLineEvictData.size(); i+=CacheLineSize){
            sink += CacheLineEvictData[i];
        }
        
        auto floodEnd = steady_clock::now();
        
        const auto iterationFloodTime = duration_cast<nanoseconds>(floodEnd-floodStart).count();
        
        floodTime += static_cast<double>(iterationFloodTime);
        
        sink += CacheLineData[0];
    }
    
    const auto endTrialing = steady_clock::now();
    const auto totalTrialTime = static_cast<double>(duration_cast<nanoseconds>(endTrialing-startTrialing).count());
    
    const auto totalReadLatency = totalTrialTime - floodTime;
    return totalReadLatency / Trials;
}

int main() {
    std::cout << L1RefillLatency() << " ns" << std::endl;

    return 0;
}

-- Feladatok:
-- 1. Magyarázza el, milyen hardverjelenséget próbál mérni a program.
-- 2. Miért lép a kód CacheLineSize-os lépésközzel a memórián?
-- 3. Miért használ a program egy külön evict tömböt a mérés előtt?
-- 4. Milyen szerepe van a volatile sink változónak?