


Warum sind elementweise Additionen in separaten Schleifen schneller als in einer einzelnen Schleife, wenn man das Cache-Verhalten berücksichtigt?
Jan 04, 2025 am 09:14 AMWarum sind elementweise Additionen in separaten Schleifen viel schneller als in einer kombinierten Schleife?
Zun?chst wurde die Frage nach dem Leistungsunterschied zwischen elementweisen Additionen gestellt, die in einer kombinierten Schleife durchgeführt werden Schleife versus separate Schleifen. Allerdings wurde es sp?ter ge?ndert, um Einblicke in das Cache-Verhalten zu gewinnen, das zu diesen Leistungsschwankungen führt.
Anfangsfrage
Frage:
Warum sind elementweise Additionen in separaten Einheiten wesentlich schneller? Schleifen als in einer kombinierten Schleife?
Antwort:
Nach weiterer Analyse wird davon ausgegangen dass dieses Verhalten durch Datenausrichtungsprobleme mit den vier in der Operation verwendeten Zeigern verursacht wird, was m?glicherweise zu Konflikten zwischen Cache-Bank und Weg führt. Insbesondere ist es wahrscheinlich, dass die Arrays auf derselben Seitenzeile zugewiesen sind, was dazu führt, dass Zugriffe innerhalb jeder Schleife auf denselben Cache-Weg erfolgen. Dies ist weniger effizient als die Verteilung der Zugriffe auf mehrere Cache-Wege, was m?glich ist, wenn die Arrays separat zugewiesen werden.
Cache-Verhaltensanalyse
Frage:
K?nnten Sie welche bereitstellen? Solide Einblicke in die Details, die zu den unterschiedlichen Cache-Verhaltensweisen führen, wie durch die fünf Regionen im veranschaulicht Diagramm?
Antwort:
Region 1: Der Datensatz ist so klein, dass die Leistung eher vom Overhead wie Schleifen und Verzweigungen als vom Cache-Verhalten dominiert wird.
Region 2: Wurde früher auf Ausrichtungsprobleme zurückgeführt, legen weitere Analysen nahe, dass der Leistungsabfall in dieser Region noch weiter zunehmen muss Untersuchung. Cache-Bank-Konflikte k?nnten immer noch ein Faktor sein.
Region 3: Die Datengr??e übersteigt die L1-Cache-Kapazit?t, was zu Leistungseinschr?nkungen durch die L1-zu-L2-Cache-Bandbreite führt.
Region 4: Die in der Single-Loop-Version beobachtete Leistungseinbu?e ist wahrscheinlich auf falsche Aliasing-St?rungen im Prozessor zurückzuführen Lade-/Speichereinheiten, die durch die Ausrichtung der Arrays verursacht werden. Falsches Aliasing tritt auf, wenn der Prozessor spekulativ Ladevorg?nge ausführt und auf einen zweiten Ladevorgang an derselben Adresse mit einem anderen Wert st??t. In diesem Fall muss der Prozessor die spekulative Last verwerfen und den korrekten Wert neu laden, was zu einer Leistungseinbu?e führt.
Region 5: Zu diesem Zeitpunkt übersteigt die Datengr??e die Kapazit?t beider die L1- und L2-Caches, was zu Leistungseinschr?nkungen aufgrund der Speicherbandbreite führt.
Architektonisch Unterschiede
Frage:
Es k?nnte auch interessant sein, auf die Unterschiede zwischen CPU-/Cache-Architekturen hinzuweisen, indem für diese CPUs ein ?hnliches Diagramm bereitgestellt wird.
Antwort:
Die bereitgestellte Grafik stellt Daten dar, die von zwei Intel Xeon X5482 Harpertown-Prozessoren mit 3,2 GHz gesammelt wurden. ?hnliche Tests auf anderen Architekturen, wie dem Intel Core i7 870 bei 2,8 GHz und dem Intel Core i7 2600K bei 4,4 GHz, ergeben Diagramme, die ?hnliche Regionen aufweisen, obwohl die spezifischen Leistungswerte variieren k?nnen. Diese Abweichungen k?nnen auf Unterschiede in der Cache-Gr??e, der Speicherbandbreite und anderen Architekturmerkmalen zurückgeführt werden.
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STD :: CHRONO wird in C verwendet, um die Zeit zu verarbeiten, einschlie?lich des Erhaltens der aktuellen Zeit, der Messung der Ausführungszeit, der Betriebszeit und -dauer und der Formatierungsanalysezeit. 1. Verwenden Sie std :: chrono :: system_clock :: Now (), um die aktuelle Zeit zu erhalten, die in eine lesbare Zeichenfolge konvertiert werden kann, aber die Systemuhr ist jedoch m?glicherweise nicht eint?nig. 2. Verwenden Sie STD :: Chrono :: Steady_clock, um die Ausführungszeit zu messen, um die Monotonie zu gew?hrleisten, und umwandeln Sie sie durch Duration_cast in Millisekunden, Sekunden und andere Einheiten; 3. Zeitpunkt (Time_Point) und Dauer (Dauer) k?nnen interoperabel sein, aber die Aufmerksamkeit der Einheitenkompatibilit?t und der Uhr -Epoche (Epoche) sollte beachtet werden.

Es gibt haupts?chlich die folgenden Methoden, um Stapelspuren in C: 1 zu erhalten. Verwenden Sie Backtrace- und Backtrace_Symbols -Funktionen auf der Linux -Plattform. Durch Einbeziehung des Anrufstapels und der Drucksymbolinformationen muss der Parameter -rdynamische Parameter beim Kompilieren hinzugefügt werden. 2. Verwenden Sie CapturestackbackTrace -Funktion auf der Windows -Plattform, und Sie müssen dbgHelp.lib verknüpfen und sich auf die PDB -Datei verlassen, um den Funktionsnamen zu analysieren. 3.. Verwenden Sie Bibliotheken von Drittanbietern wie GoogleBreakpad oder Boost.Stacktrace, um die Operationen der Stack-Erfassungen plattformübergreifend zu plattformieren und zu vereinfachen. 4. Kombinieren Sie in Ausnahmebehandlung die oben genannten Methoden, um die Informationen zur automatischen Ausgabe von Stapelinformationen in Fangbl?cken auszuführen

In C bezieht sich der Typ Pod (PlainoldData) auf einen Typ mit einer einfachen Struktur und kompatibel mit C -Sprachdatenverarbeitung. Es muss zwei Bedingungen erfüllen: Es verfügt über eine gew?hnliche Kopiensemantik, die von memcpy kopiert werden kann; Es hat ein Standardlayout und die Speicherstruktur ist vorhersehbar. Zu den spezifischen Anforderungen geh?ren: Alle nicht statischen Mitglieder sind ?ffentlich, keine benutzerdefinierten Konstrukteure oder Zerst?rer, keine virtuellen Funktionen oder Basisklassen, und alle nicht statischen Mitglieder selbst sind Schoten. Zum Beispiel strukturpoint {intx; inty;} ist Pod. Zu den Verwendungen geh?ren bin?re E/A, C -Interoperabilit?t, Leistungsoptimierung usw. Sie k?nnen prüfen, ob der Typ Pod über std :: is_pod ist, es wird jedoch empfohlen, STD :: IS_TRIVIA nach C 11 zu verwenden.

Um den Python -Code in C aufzurufen, müssen Sie zuerst den Interpreter initialisieren und dann die Interaktion erreichen, indem Sie Zeichenfolgen, Dateien oder aufrufen oder bestimmte Funktionen aufrufen. 1. Initialisieren Sie den Interpreter mit py_initialize () und schlie?en Sie ihn mit py_finalize (); 2. Führen Sie den String -Code oder pyrun_simpleFile mit pyrun_simpleFile aus; 3.. Importieren Sie Module über pyimport_importmodule, erhalten Sie die Funktion über PyObject_getAttrstring, konstruieren

ANullPointerinc isaspecialValueInDicatingThatapoInterdoesNotPointToanyvalidmemoryLocation, AnditisusedtoSafelyManageandCheckpointersbefordereferencent.1.Beforec 11.0ornUllWaSused, ButnownullpreferredforclarityTypesafety.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.2.

In C gibt es drei Hauptmethoden, um Funktionen als Parameter zu übergeben: Verwenden von Funktionszeigern, STD :: Funktions- und Lambda -Ausdrücken sowie Vorlagengenerika. 1. Funktionszeiger sind die grundlegendste Methode, geeignet für einfache Szenarien oder C -Schnittstelle kompatibel, aber schlechte Lesbarkeit; 2. Std :: Funktion in Kombination mit Lambda-Ausdrücken ist eine empfohlene Methode im modernen C, die eine Vielzahl von Callable-Objekten unterstützt und Typ-Safe ist. 3. Die Vorlagen -Generikummethoden sind die flexibelsten und für Bibliothekscode oder allgemeinen Logik geeignet, k?nnen jedoch die Kompilierungszeit und das Codevolumen erh?hen. Lambdas, die den Kontext erfassen, müssen durch std :: function oder template übergeben werden und k?nnen nicht direkt in Funktionszeiger konvertiert werden.

STD :: MOVE MOVE MOVESS WIRD ALLES, sondern umwandelt das Objekt nur in eine RValue -Referenz und teilt dem Compiler mit, dass das Objekt für einen Umzugsvorgang verwendet werden kann. Wenn beispielsweise String -Zuordnung die Verschiebung der Semantik unterstützt, kann das Zielobjekt die Quellobjektressource ohne Kopieren übernehmen. Sollte in Szenarien verwendet werden, in denen Ressourcen übertragen und leistungsempfindlich werden müssen, z. B. die Rückgabe lokaler Objekte, Einfügen von Containern oder das Austausch von Eigentum. Es sollte jedoch nicht missbraucht werden, da es ohne sich bewegende Struktur in eine Kopie entartet und der ursprüngliche Objektstatus nach der Bewegung nicht angegeben ist. Angemessene Verwendung beim übergeben oder Rückgeben eines Objekts kann unn?tige Kopien vermeiden. Wenn die Funktion jedoch eine lokale Variable zurückgibt, kann bereits eine RVO -Optimierung auftreten. Hinzufügen von STD :: MOVE kann die Optimierung beeinflussen. Zu den Fehlern geh?ren Missbrauch gegen Objekte, die noch verwendet werden müssen, unn?tige Bewegungen und nicht bewegbare Typen

Der Schlüssel zu einer abstrakten Klasse ist, dass sie mindestens eine reine virtuelle Funktion enth?lt. Wenn in der Klasse eine reine virtuelle Funktion deklariert wird (z. B. virtualvoiddosomething () = 0;), wird die Klasse zu einer abstrakten Klasse und kann das Objekt nicht direkt instanziieren, aber Polymorphismus kann durch Zeiger oder Referenzen realisiert werden. Wenn die abgeleitete Klasse nicht alle reinen virtuellen Funktionen implementiert, bleibt sie auch eine abstrakte Klasse. Abstrakte Klassen werden h?ufig verwendet, um Schnittstellen oder gemeinsame Verhaltensweisen zu definieren, z. B. Formklassen in Zeichnen von Anwendungen und die Implementierung der DRAG () -Methode durch abgeleitete Klassen wie Kreis und Rechteck. Zu den Szenarien, die abstrakte Klassen verwenden, geh?ren: Entwerfen von Basisklassen, die nicht direkt instanziiert werden sollten, wobei mehrere verwandte Klassen dazu gezwungen werden, einer einheitlichen Schnittstelle zu folgen, ein Standardverhalten bereitzustellen und Unterklassen zu erfüllen, um Details zu erg?nzen. Zus?tzlich c
