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https://github.com/Awesome-Embedded-Learning-Studio/Tutorial_AwesomeModernCPP/blob/8bae16a6be92f9252cb536339ccef1a12df3a484/documents/vol1-fundamentals/c_tutorials/advanced_feature/02-cache-and-memory-hierarchy.md
问题类型
代码讲解不准确
当前内容
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现在我们知道数据在 Cache 和主存之间不是按字节交换的，而是按**缓存行**（Cache Line）为单位搬运的。x86 上一个缓存行通常是 64 字节，ARM 上也有 32 字节的（不过现代 ARM64 也基本统一到 64 字节了）。这意味着哪怕你只读了一个 `int`（4 字节），Cache 控制器也会把那个 `int` 所在的整条缓存行（64 字节）全部从主存拉上来。 |
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这个设计的动机很直观——既然我们有空间局部性，那不如一次多搬一点，万一你接下来要访问的就是相邻的数据呢？大部分程序的访问模式确实都具有相当好的空间局部性，所以这个策略在统计上是赚的。 |
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我们可以写一段简单的 C 代码来直观感受缓存行的存在。这个程序以不同的步长遍历同一个数组，观察耗时变化： |
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```c |
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#include <stdio.h> |
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#include <stdlib.h> |
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#include <time.h> |
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#define kArraySize (64 * 1024 * 1024) // 64M 个 int |
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int main(void) |
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{ |
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int* arr = (int*)malloc(kArraySize * sizeof(int)); |
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// 先预热，确保数据在 Cache 里 |
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for (int i = 0; i < kArraySize; i++) { |
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arr[i] = i; |
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} |
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// 以不同步长遍历，只做读操作 |
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for (int stride = 1; stride <= 4096; stride *= 2) { |
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clock_t start = clock(); |
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int sum = 0; |
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for (int i = 0; i < kArraySize; i += stride) { |
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sum += arr[i]; |
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} |
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clock_t end = clock(); |
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printf("stride=%5d time=%.3f ms\n", |
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stride, |
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(double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC * 1000); |
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} |
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free(arr); |
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return 0; |
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} |
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``` |
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编译运行后你会看到一个有趣的现象： |
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```text |
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$ gcc -O2 -std=c11 stride_test.c -o stride_test && ./stride_test |
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stride= 1 time=68.245 ms |
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stride= 2 time=68.891 ms |
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stride= 4 time=69.012 ms |
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stride= 8 time=69.453 ms |
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stride= 16 time=70.102 ms |
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stride= 32 time=132.567 ms |
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stride= 64 time=201.345 ms |
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stride= 128 time=215.789 ms |
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stride= 256 time=218.901 ms |
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stride= 512 time=220.134 ms |
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stride= 1024 time=221.567 ms |
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stride= 2048 time=222.890 ms |
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stride= 4096 time=223.456 ms |
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``` |
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当步长从 1 增长到 16（16 个 int = 64 字节，正好一条缓存行）的过程中，耗时几乎不怎么变化——因为无论你是逐个访问还是每隔几个访问，反正一条缓存行被拉上来之后里面的所有数据都已经在 Cache 里了。但步长一旦超过 16（跨越缓存行边界），每次访问都会触发新的 Cache Line 加载，耗时就会明显上升。这个小实验非常好地展示了缓存行作为最小搬运单位的效果。 |
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问题说明
这段代码中stride的变化会使得循环访问次数会按比例减少 ，使用end - start计算总时长而不是每次访问的平均耗时，在这种情况下，随着 stride 变大，总访问次数减少，总耗时通常应该下降。这段代码和原文解释的cache带来的优化作用不相符。
在x86-64 Linux, gcc 11.4.0环境下，启用-O2 -std=c11编译输出如下：
stride= 1 time=13.813 ms
stride= 2 time=7.066 ms
stride= 4 time=3.457 ms
stride= 8 time=1.740 ms
stride= 16 time=0.863 ms
stride= 32 time=0.428 ms
stride= 64 time=0.224 ms
stride= 128 time=0.103 ms
stride= 256 time=0.056 ms
stride= 512 time=0.034 ms
stride= 1024 time=0.014 ms
stride= 2048 time=0.007 ms
stride= 4096 time=0.004 ms
建议修改
No response
补充材料
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问题类型
代码讲解不准确
当前内容
Tutorial_AwesomeModernCPP/documents/vol1-fundamentals/c_tutorials/advanced_feature/02-cache-and-memory-hierarchy.md
Lines 69 to 128 in 8bae16a
问题说明
这段代码中stride的变化会使得循环访问次数会按比例减少 ，使用
end - start计算总时长而不是每次访问的平均耗时，在这种情况下，随着 stride 变大，总访问次数减少，总耗时通常应该下降。这段代码和原文解释的cache带来的优化作用不相符。在
x86-64 Linux,gcc 11.4.0环境下，启用-O2 -std=c11编译输出如下：建议修改
No response
补充材料
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