c++ - C/C++ - posix_memalign()

Question

我阅读了一些有关缓存未命中优化的内容，并了解了这个 stdlib 函数。它会进行某种内存对齐以进行优化，但是 any1 可以帮我解释一下这个函数的真正作用吗？它需要 3 个参数:void* * memptr、size_t 对齐、size_t 大小

我不明白的部分是文档的意思

"allocated size byte aligned on a boundary specified by alignment..."

我从阅读中了解到的是分配一个大小为 size 的内存块的函数，但在那之后，我不明白它们所说的“边界”是什么意思... 是否将内存块分解为具有对齐 大小的较小块？

这是文档:http://www.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/posix_memalign.html

Answer 1

I did some reading on cache misses optimization and come to know this stdlib function. It does some kind of memory alignment for optimization, but can any1 help me explain what this function really does?

该函数的主要目的是分配一个与页面大小对齐的缓冲区。这很少是为了提高性能 - 通常是因为需要适合设备驱动程序/直接硬件访问的缓冲区。

大部分性能与内存对齐问题已经由编译器自行解决。例如。所有基本类型 - char、short、int、long - 都已经按照它们的自然对齐定位在内存中(或结构内部):变量(或结构的字段)的地址可以被大小整除的变量。为此，使用了填充。 (例如，在 char a; int b; 中，在 a 之后，将添加 sizeof(char)-sizeof(int) 字节以确保 b 的地址与 sizeof(b) 对齐。)

I don't get what they means by "boundary"... Is it the memory block being dissect into smaller chunk with size of alignment?

H/W 设备(尤其是非 PCI 设备)通常将内存视为 N 字节 block ，并且一次只能访问 N 字节。 边界 在上下文中表示 block 的开始，如“ block 边界”。

现在，我不情愿地提到对齐对性能的影响。请记住，过早的优化是万恶之源。这些技巧是高度平台和特定于 CPU 的，因此通常不应使用:

• 在某些情况下，当您想要改善数据的局部性时，需要页面大小对齐。将虚拟地址转换为物理 RAM 位置的 CPU 维护缓存。更少的页面代码访问，更少的 CPU 压力。 (大多数操作系统已经尝试优化应用程序的页面布局以最小化 virt 到 phys 地址转换的开销。)如果您知道您经常访问的结构适合单个页面，那么将它放入页面可能是明智的对齐存储以保证它包含在单个页面中。 malloc() 不提供保证，可能会放置结构，以便它从一页开始到另一页结束 - 跨越页面边界 - 因此占用 TLB 中的两个条目。而不是所需的单个条目。 ( How to find page size .)

• Cache line结盟。虽然应用程序可以按字节寻址内存，但实际上 CPU 只能访问物理 RAM block ，通常称为“缓存行”。这是物理 RAM 的最小可寻址单元。通过利用结构的高速缓存行对齐，目标是最小化代码的高速缓存足迹和高速缓存未命中。 DRAM/DDR 的缓存行大小为 16 字节。如果平台的内存 Controller 具有更宽的数据总线并并行访问多个内存模块，则它可以更大(32 或 64 字节)。同样的逻辑(关于页面对齐)也适用于这里:如果你把例如结构字段通常作为一组一起访问，在缓存行大小上对齐，您可以大大减少数据的缓存占用空间。最简单的例子是 std::map< struct aaa *, void * > .如果struct aaa包含很多字段，为了最小化缓存占用空间，可以将用于比较的所有字段(关键字段)放在结构的开头。如果关键字段分布在整个结构中，则在最坏的情况下，比较会触及每个关键字段的高速缓存行。如果关键字段在结构的开头组合在一起，那么比较可能会触及更少的缓存行。更少的缓存行数据需要，更多的缓存留给应用程序的其余部分。缓存行大小通常对应用程序不可用，但可以通过 utilizing various tricks 找到。 .

我刷了很多小细节以使其相对较短。如果您想了解更多信息，建议阅读一些 CPU 手册。例如。英特尔有相当好的developer's manuals .