Наши партнеры

Библиотека сайта rus-linux.net

На главную -> MyLDP -> Тематический каталог -> Аппаратное обеспечение

Что каждый программист должен знать о памяти.

Часть 9: Приложения и библиография

9.3 Измерение издержек, связанных с общим использованием кэш-строк

В этом разделе приводится тестовая программа, которая используется для измерения дополнительных затрат, связанных с использованием одной и той же кэш-строки, в сравнении с случаем, когда используются различные кэш-строк.

#include <error.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>

#define N (atomic ? 10000000 : 500000000)

static int atomic;
static unsigned nthreads;
static unsigned disp;
static long **reads;

static pthread_barrier_t b;

static void *
tf(void *arg)
{
  long *p = arg;

  if (atomic)
    for (int n = 0; n < N; ++n)
      __sync_add_and_fetch(p, 1);
  else
    for (int n = 0; n < N; ++n)
      {
        *p += 1;
        asm volatile("" : : "m" (*p));
      }

  return NULL;
}

int
main(int argc, char *argv[])
{
  if (argc < 2)
    disp = 0;
  else
    disp = atol(argv[1]);

  if (argc < 3)
    nthreads = 2;
  else
    nthreads = atol(argv[2]) ?: 1;

  if (argc < 4)
    atomic = 1;
  else
    atomic = atol(argv[3]);

  pthread_barrier_init(&b, NULL, nthreads);

  void *p;
  posix_memalign(&p, 64, (nthreads * disp ?: 1) * sizeof(long));
  long *mem = p;

  pthread_t th[nthreads];
  pthread_attr_t a;
  pthread_attr_init(&a);
  cpu_set_t c;
  for (unsigned i = 1; i < nthreads; ++i)
    {
      CPU_ZERO(&c);
      CPU_SET(i, &c);
      pthread_attr_setaffinity_np(&a, sizeof(c), &c);
      mem[i * disp] = 0;
      pthread_create(&th[i], &a, tf, &mem[i * disp]);
    }

  CPU_ZERO(&c);
  CPU_SET(0, &c);
  pthread_setaffinity_np(pthread_self(), sizeof(c), &c);
  mem[0] = 0;
  tf(&mem[0]);

  if ((disp == 0 && mem[0] != nthreads * N)
      || (disp != 0 && mem[0] != N))
    error(1,0,"mem[0] wrong: %ld instead of %d",
          mem[0], disp == 0 ? nthreads * N : N);

  for (unsigned i = 1; i < nthreads; ++i)
    {
      pthread_join(th[i], NULL);
      if (disp != 0 && mem[i * disp] != N)
        error(1,0,"mem[%u] wrong: %ld instead of %d", i, mem[i * disp], N);
    }

  return 0;
}

Код, представляемый здесь, следует, большей частью, рассматривать в качестве иллюстрации создания программы, в которой измеряются такие эффекты, как затраты, связанные с использованием кэш-строк. Интерес представляет тело циклов в tf. Внутренняя инструкция __sync_add_and_fetch, известная компилятору, создает атомарную инструкцию добавления. Во втором цикле мы должны "употребить" результат приращения (с помощью инлайновой инструкции asm). Реальный код вместо инструкции asm не подставляется; благодаря этой инструкции компилятор не удаляет из цикла счетчик цикла.

Вторая интересная особенность в том, что программа размещает потоки на конкретных процессорах. В программе предполагается, что процессоры пронумерованы от 0 и до 3, что обычно бывает в случае, если в машине используется четыре или большее число логических процессоров. В программе можно было бы для определения числа используемых процессоров воспользоваться интерфейсами из libNUMA, но это программа-тест предназначена для широкого применения без добавления указанной зависимости. Так или иначе, это достаточно легко исправить.

Оглавление

Вперед