代码几乎相同,运行时间不同 - 为什么？

Question

我正在测试两个几乎相同的代码,其中一个for循环有微小的差别.第一种使用三个循环迭代指标y,z,x而第二个迭代x,z,y.

我的问题是为什么用户时间和挂钟时间的差异？是因为一个代码和另一个代码中的内存位置？

test_1.c时:

#define N 1000

// Matrix definition
long long int A[N][N],B[N][N],R[N][N];

int main()
{
    int x,y,z;
    char str[100];

/*Matrix initialization*/ 
    for(y=0;y<N;y++) 
        for(x=0;x<N;x++)
        {
            A[y][x]=x;
            B[y][x]=y;
            R[y][x]=0;
        }
/*Matrix multiplication*/
    for(y=0;y<N;y++)
        for(z=0;z<N;z++) 
            for(x=0;x<N;x++) 
            {
                R[y][x]+= A[y][z] * B[z][x];
            }   
exit(0);
}

第二个代码(test_2.c)与最后一个for循环的区别:

for(x=0;x<N;x++)
    for(z=0;z<N;z++) 
        for(y=0;y<N;y++) 
        {
            R[y][x]+= A[y][z] * B[z][x];
        } 

如果我打印/ user/bin/time -v ./test_1,我会得到以下统计信息:

Command being timed: "./test_1"
User time (seconds): 5.19
System time (seconds): 0.01
Percent of CPU this job got: 99%
Elapsed (wall clock) time (h:mm:ss or m:ss): 0:05.22

/ user/bin/time -v ./test_2提供以下统计信息:

Command being timed: "./test_2"
User time (seconds): 7.75
System time (seconds): 0.00
Percent of CPU this job got: 99%
Elapsed (wall clock) time (h:mm:ss or m:ss): 0:07.76

Answer 1

基本上,你是以不同的模式访问内存 - 你的第一种方法对内存缓存更友好,因为你在同一区域访问大量数据,然后转移到下一块内存,等等.

如果你想要一个真实世界的比喻,想象你正在向10条不同的道路(AJ)发送传单,每条道路都有1-10号门牌.您可以提供A1,A2,A3 ...... A10,B1,B2,B3 ...... B10等......或者您可以提供A1,B1,C1 ...... J1,A2,B2,C2 ...等.显然,第一种方式会更有效率.它就像在计算机内存中一样 - 访问你最近访问过的内存"近"内存比跳转内存更高效.