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我遇到了奇怪的内存访问性能问题,有什么想法吗?
int* pixel_ptr = somewhereFromHeap;
int local_ptr[307200]; //local
//this is very slow
for(int i=0;i<307200;i++){
pixel_ptr[i] = someCalculatedVal ;
}
//this is very slow
for(int i=0;i<307200;i++){
pixel_ptr[i] = 1 ; //constant
}
//this is fast
for(int i=0;i<307200;i++){
int val = pixel_ptr[i];
local_ptr[i] = val;
}
//this is fast
for(int i=0;i<307200;i++){
local_ptr[i] = someCalculatedVal ;
}
尝试将值合并到本地扫描线
int scanline[640]; // local
//this is very slow
for(int i=xMin;i<xMax;i++){
int screen_pos = sy*screen_width+i;
int val = scanline[i];
pixel_ptr[screen_pos] = val ;
}
//this is fast
for(int i=xMin;i<xMax;i++){
int screen_pos = sy*screen_width+i;
int val = scanline[i];
pixel_ptr[screen_pos] = 1 ; //constant
}
//this is fast
for(int i=xMin;i<xMax;i++){
int screen_pos = sy*screen_width+i;
int val = i; //or a constant
pixel_ptr[screen_pos] = val ;
}
//this is slow
for(int i=xMin;i<xMax;i++){
int screen_pos = sy*screen_width+i;
int val = scanline[0];
pixel_ptr[screen_pos] = val ;
}
有什么想法吗?我正在使用带有 cflags -01 -std=c++11 -fpermissive 的 mingw。
更新4:我不得不说,这些是我程序的片段,前后运行了大量代码/函数。扫描线 block 确实在退出前在函数末尾运行。
现在有了适当的测试程序。感谢@Iwillnotexist。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#define SIZE 307200
#define SAMPLES 1000
double local_test(){
int local_array[SIZE];
timeval start, end;
long cpu_time_used_sec,cpu_time_used_usec;
double cpu_time_used;
gettimeofday(&start, NULL);
for(int i=0;i<SIZE;i++){
local_array[i] = i;
}
gettimeofday(&end, NULL);
cpu_time_used_sec = end.tv_sec- start.tv_sec;
cpu_time_used_usec = end.tv_usec- start.tv_usec;
cpu_time_used = cpu_time_used_sec*1000 + cpu_time_used_usec/1000.0;
return cpu_time_used;
}
double heap_test(){
int* heap_array=new int[SIZE];
timeval start, end;
long cpu_time_used_sec,cpu_time_used_usec;
double cpu_time_used;
gettimeofday(&start, NULL);
for(int i=0;i<SIZE;i++){
heap_array[i] = i;
}
gettimeofday(&end, NULL);
cpu_time_used_sec = end.tv_sec- start.tv_sec;
cpu_time_used_usec = end.tv_usec- start.tv_usec;
cpu_time_used = cpu_time_used_sec*1000 + cpu_time_used_usec/1000.0;
delete[] heap_array;
return cpu_time_used;
}
double heap_test2(){
static int* heap_array = NULL;
if(heap_array==NULL){
heap_array = new int[SIZE];
}
timeval start, end;
long cpu_time_used_sec,cpu_time_used_usec;
double cpu_time_used;
gettimeofday(&start, NULL);
for(int i=0;i<SIZE;i++){
heap_array[i] = i;
}
gettimeofday(&end, NULL);
cpu_time_used_sec = end.tv_sec- start.tv_sec;
cpu_time_used_usec = end.tv_usec- start.tv_usec;
cpu_time_used = cpu_time_used_sec*1000 + cpu_time_used_usec/1000.0;
return cpu_time_used;
}
int main (int argc, char** argv){
double cpu_time_used = 0;
for(int i=0;i<SAMPLES;i++)
cpu_time_used+=local_test();
printf("local: %f ms\n",cpu_time_used);
cpu_time_used = 0;
for(int i=0;i<SAMPLES;i++)
cpu_time_used+=heap_test();
printf("heap_: %f ms\n",cpu_time_used);
cpu_time_used = 0;
for(int i=0;i<SAMPLES;i++)
cpu_time_used+=heap_test2();
printf("heap2: %f ms\n",cpu_time_used);
}
没有优化。
本地:577.201000 毫秒
堆_:826.802000 毫秒
堆 2:686.401000 毫秒
使用 new 和 delete 的第一个堆测试慢了 2 倍。 (按照建议分页?)
具有重用堆数组的第二个堆仍然慢 1.2 倍。但我想第二个测试不太实用,因为至少在我的情况下,在前后运行其他代码。对于我的情况,我的 pixel_ptr 当然只分配一次程序初始化。
但如果有人有加快速度的解决方案/想法,请回复!
我仍然很困惑为什么堆写入比堆栈段慢得多。肯定有一些技巧可以使堆更适合 cpu/缓存。
最终更新?
我重新访问,再次反汇编,这一次,突然我知道为什么我的一些断点不要激活。该程序看起来短得可疑,因此我怀疑编译器可能删除了我放入的冗余虚拟代码,这解释了为什么本地数组神奇地快了很多倍。
最佳答案
我有点好奇所以我做了测试,我确实可以测量堆栈和堆访问之间的差异。
第一个猜测是生成的程序集不一样,但仔细一看,堆和栈其实是一样的(有道理,内存不应该有区别)。
如果程序集相同,那么差异一定来自paging mechanism .猜测是在堆栈上,页面已经分配,但在堆上,第一次访问导致页面错误和页面分配(看不见,这一切都发生在内核级别)。为了验证这一点,我做了同样的测试,但首先我会在测量之前访问堆一次。测试给出了堆栈和堆相同的时间。可以肯定的是,我也做了一个测试,我首先访问了堆,但只是每 4096 字节(每 1024 int),然后是 8192,因为页面通常是 4096 字节长。结果是,仅访问每 4096 个字节也为堆和堆栈提供了相同的时间,但访问每 8192 个字节提供了差异,但没有以前完全没有访问那么多。这是因为只有一半的页面被预先访问和分配。
所以答案是,在堆栈上,内存页面已经分配,但在堆上,页面是动态分配的。这取决于操作系统的分页策略,但所有主要的 PC 操作系统可能都有类似的策略。
对于所有测试,我使用的是 Windows,以及针对 x64 的 MS 编译器。
编辑:为了测试,我测量了一个更大的循环,因此每个内存位置只有一次访问。 delete
数组并多次测量同一个循环应该为堆栈和堆提供相似的时间,因为delete
ing 内存可能不会取消分配页面,并且它们已经为下一个循环分配了(如果下一个new
分配在相同的空间)。
关于c++ - 堆数组性能慢,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/27834108/
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