如何提出高缓存未命中率的例子？

Question

我试图想出一个具有高缓存未命中率的示例程序.我想我可以尝试逐列访问矩阵,如下所示:

#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    int i, j, k;

    int w = 1000;
    int h = 1000;

    int **block = malloc(w * sizeof(int*));
    for (i = 0; i < w; i++) {
        block[i] = malloc(h * sizeof(int));
    }

    for (k = 0; k < 10; k++) {
        for (i = 0; i < w; i++) {
            for (j = 0; j < h; j++) {
                block[j][i] = 0;
            }
        }
    }

    return 0;
}

当我使用-O0flag 编译它并使用perf stat -r 5 -B -e cache-references,cache-misses ./a.out它运行时给我:

 Performance counter stats for './a.out' (5 runs):

    715,463 cache-references                                      ( +-  0.42% )
    527,634 cache-misses          #   73.747 % of all cache refs  ( +-  2.53% )

0.112001160 seconds time elapsed                                  ( +-  1.58% )

这对我的目的来说足够好了.但是,如果我继续将矩阵大小更改为2000x2000它,则会给出:

 Performance counter stats for './a.out' (5 runs):

  6,364,995 cache-references                                      ( +-  2.32% )
  2,534,989 cache-misses          #   39.827 % of all cache refs  ( +-  0.02% )

0.461104903 seconds time elapsed                                  ( +-  0.92% )

如果我进一步增加它,3000x3000我得到:

 Performance counter stats for './a.out' (5 runs):

 59,204,028 cache-references                                      ( +-  1.36% )
  5,662,629 cache-misses          #    9.565 % of all cache refs  ( +-  0.11% )

1.116573625 seconds time elapsed                                  ( +-  0.32% )

这很奇怪,因为随着大小的增加,我希望得到更多的缓存未命中率.我需要一些尽可能与平台无关的东西.计算机体系结构课程很久以前就会受到欢迎.

笔记

我说我需要一些相对平台独立的东西,但这些仍然是我的规格:

• 英特尔®酷睿™i5-2467M
• 4 GiB RAM
• 64位ubuntu 12.04

Answer 1

注意现代CPU中的自动预取 - 它通常可以检测跨步访问.也许尝试随机访问模式,例如:

int main(void)
{
    int i;

    int n = 1000 * 1000;

    int *block = malloc(n * sizeof(int));

    for (i = 0; i < n / 10; i++) {
         int ri = rand() % n;
         block[ri] = 0;
    }

    return 0;
}