Spec-Zone.ru › C++

std::hardware_destructive_interference_size, std::hardware_constructive_interference_size

Определено в заголовке <new>
inline constexpr std::size_t
    hardware_destructive_interference_size = /*implementation-defined*/;
(1) (с C++17)
inline constexpr std::size_t
    hardware_constructive_interference_size = /*implementation-defined*/;
(2) (с C++17)
1) Минимальное смещение между двумя объектами, чтобы избежать ложного совместного использования. Гарантируется, что оно не меньше alignof(std::max_align_t)
struct keep_apart
{
    alignas(std::hardware_destructive_interference_size) std::atomic<int> cat;
    alignas(std::hardware_destructive_interference_size) std::atomic<int> dog;
};
2) Максимальный размер непрерывной памяти для продвижения истинного совместного использования. Гарантируется, что он не меньше alignof(std::max_align_t)
struct together
{
    std::atomic<int> dog;
    int puppy;
};
 
struct kennel
{
    // Other data members...
 
    alignas(sizeof(together)) together pack;
 
    // Other data members...
};
 
static_assert(sizeof(together) <= std::hardware_constructive_interference_size);

Примечания

Эти константы предоставляют портативный способ доступа к размеру строки кэша L1 данных.

Макрокоманда проверки наличия функции Значение Стандарт Функция
__cpp_lib_hardware_interference_size 201703L (C++17) constexpr std::hardware_constructive_interference_size и

constexpr std::hardware_destructive_interference_size

Пример

Программа использует две нити, которые атомарно записывают в данные членов заданных глобальных объектов. Первый объект помещается в одну строку кэша, что приводит к «внешнему вмешательству аппаратного обеспечения». Второй объект сохраняет свои данные в отдельных строках кэша, таким образом, избегается возможная «синхронизация кэша» после записи нитью.

#include <atomic>
#include <chrono>
#include <cstddef>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <mutex>
#include <new>
#include <thread>
 
#ifdef __cpp_lib_hardware_interference_size
    using std::hardware_constructive_interference_size;
    using std::hardware_destructive_interference_size;
#else
    // 64 bytes on x86-64 │ L1_CACHE_BYTES │ L1_CACHE_SHIFT │ __cacheline_aligned │ ...
    constexpr std::size_t hardware_constructive_interference_size = 64;
    constexpr std::size_t hardware_destructive_interference_size = 64;
#endif
 
std::mutex cout_mutex;
 
constexpr int max_write_iterations{10'000'000}; // the benchmark time tuning
 
struct alignas(hardware_constructive_interference_size)
OneCacheLiner // occupies one cache line
{
    std::atomic_uint64_t x{};
    std::atomic_uint64_t y{};
}
oneCacheLiner;
 
struct TwoCacheLiner // occupies two cache lines
{
    alignas(hardware_destructive_interference_size) std::atomic_uint64_t x{};
    alignas(hardware_destructive_interference_size) std::atomic_uint64_t y{};
}
twoCacheLiner;
 
inline auto now() noexcept { return std::chrono::high_resolution_clock::now(); }
 
template<bool xy>
void oneCacheLinerThread()
{
    const auto start{now()};
 
    for (uint64_t count{}; count != max_write_iterations; ++count)
        if constexpr (xy)
            oneCacheLiner.x.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
        else
            oneCacheLiner.y.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
 
    const std::chrono::duration<double, std::milli> elapsed{now() - start};
    std::lock_guard lk{cout_mutex};
    std::cout << "oneCacheLinerThread() spent " << elapsed.count() << " ms\n";
    if constexpr (xy)
        oneCacheLiner.x = elapsed.count();
    else
        oneCacheLiner.y = elapsed.count();
}
 
template<bool xy>
void twoCacheLinerThread()
{
    const auto start{now()};
 
    for (uint64_t count{}; count != max_write_iterations; ++count)
        if constexpr (xy)
            twoCacheLiner.x.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
        else
            twoCacheLiner.y.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
 
    const std::chrono::duration<double, std::milli> elapsed{now() - start};
    std::lock_guard lk{cout_mutex};
    std::cout << "twoCacheLinerThread() spent " << elapsed.count() << " ms\n";
    if constexpr (xy)
        twoCacheLiner.x = elapsed.count();
    else
        twoCacheLiner.y = elapsed.count();
}
 
int main()
{
    std::cout << "__cpp_lib_hardware_interference_size "
#   ifdef __cpp_lib_hardware_interference_size
        "= " << __cpp_lib_hardware_interference_size << '\n';
#   else
        "is not defined, use " << hardware_destructive_interference_size
                               << " as fallback\n";
#   endif
 
    std::cout << "hardware_destructive_interference_size == "
              << hardware_destructive_interference_size << '\n'
              << "hardware_constructive_interference_size == "
              << hardware_constructive_interference_size << "\n\n"
              << std::fixed << std::setprecision(2)
              << "sizeof( OneCacheLiner ) == " << sizeof(OneCacheLiner) << '\n'
              << "sizeof( TwoCacheLiner ) == " << sizeof(TwoCacheLiner) << "\n\n";
 
    constexpr int max_runs{4};
 
    int oneCacheLiner_average{0};
    for (auto i{0}; i != max_runs; ++i)
    {
        std::thread th1{oneCacheLinerThread<0>};
        std::thread th2{oneCacheLinerThread<1>};
        th1.join();
        th2.join();
        oneCacheLiner_average += oneCacheLiner.x + oneCacheLiner.y;
    }
    std::cout << "Average T1 time: "
              << (oneCacheLiner_average / max_runs / 2) << " ms\n\n";
 
    int twoCacheLiner_average{0};
    for (auto i{0}; i != max_runs; ++i)
    {
        std::thread th1{twoCacheLinerThread<0>};
        std::thread th2{twoCacheLinerThread<1>};
        th1.join();
        th2.join();
        twoCacheLiner_average += twoCacheLiner.x + twoCacheLiner.y;
    }
    std::cout << "Average T2 time: "
              << (twoCacheLiner_average / max_runs / 2) << " ms\n\n"
              << "Ratio T1/T2:~ "
              << 1.0 * oneCacheLiner_average / twoCacheLiner_average << '\n';
}

Возможный вывод:

__cpp_lib_hardware_interference_size = 201703
hardware_destructive_interference_size == 64
hardware_constructive_interference_size == 64
 
sizeof( OneCacheLiner ) == 64
sizeof( TwoCacheLiner ) == 128
 
oneCacheLinerThread() spent 517.83 ms
oneCacheLinerThread() spent 533.43 ms
oneCacheLinerThread() spent 527.36 ms
oneCacheLinerThread() spent 555.69 ms
oneCacheLinerThread() spent 574.74 ms
oneCacheLinerThread() spent 591.66 ms
oneCacheLinerThread() spent 555.63 ms
oneCacheLinerThread() spent 555.76 ms
Average T1 time: 550 ms
 
twoCacheLinerThread() spent 89.79 ms
twoCacheLinerThread() spent 89.94 ms
twoCacheLinerThread() spent 89.46 ms
twoCacheLinerThread() spent 90.28 ms
twoCacheLinerThread() spent 89.73 ms
twoCacheLinerThread() spent 91.11 ms
twoCacheLinerThread() spent 89.17 ms
twoCacheLinerThread() spent 90.09 ms
Average T2 time: 89 ms
 
Ratio T1/T2:~ 6.16

См. также

hardware_concurrency
[статическое]
возвращает количество поддерживаемых реализацией одновременных нитей
(общедоступный статический член функции std::thread)
hardware_concurrency
[статическое]
возвращает количество поддерживаемых реализацией одновременных нитей
(общедоступный статический член функции std::jthread)

© cppreference.com
Licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike Unported License v3.0.
https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/hardware_destructive_interference_size

Spec-Zone.ru

Настройки Оффлайн Что нового Помощь О нас
Spec-Zone .ru
спецификации, руководства, описания, API