Performance 随机存储器写入比随机存储器读取慢？

我试图计算顺序/随机内存读/写的内存访问时间。代码如下：

#包括
#包括
#包括
#包括
#包括
#定义打印执行时间（消息、代码）\
做{\
结构时间值t1，t2\
双倍过去\
gettimeofday（&t1，NULL）\
做{\
代码\
}而（0）\
gettimeofday（&t2，NULL）\
经过时间=（t2.tv_秒-t1.tv_秒）*1000.0\
经过+=（t2.tv_usec-t1.tv_usec）/1000.0\
printf（消息“时间：%f ms\n”，已过）\
}而（0）；
const int RUNS=20；
const int N=（1听起来很正常。所有x86-64 CPU（以及大多数其他现代CPU）都使用写回/写分配缓存，因此写操作在提交到缓存之前需要一次读取，最终需要一次写回

使用
-O0
防止优化

由于您在所有本地人身上都使用了
register
，因此这是很少有一次这样做不会使基准变得毫无意义

不过，您可以在阵列上使用
volatile
，以确保这些访问中的每一个都按顺序进行，但如何实现这一点则由优化器决定

我可以肯定地说，seqR的内存带宽是
（20*）（（1）您使用什么处理器来运行实验？在我看来，
数据\u p[N]
可以在所有四个函数中访问。您可能想要分配N+1
int
s。谢谢，应该是
N+1
。我使用的是Intel Xeon E5-2695 v4 Broadwell。@zingdle:哦。很多核心Xeon对于单线程内存带宽和四核桌面来说都是出了名的差。尽管如此，4GB/s仍然低于我的预期，所以我选择了我认为你是CPU受限（不是内存）在顺序函数中。请参见@PeterCordes Yes，看起来原始代码受CPU限制。我将数组更改为
volatile
，删除
寄存器
，并使用
O3
重新编译。程序集告诉我它使用一些
xmm
寄存器进行优化，但所花费的时间与以前大致相同。如果我忽略
pos=（pos+i）&N；
并使用
数据[i]访问数组
，花费了一半的时间。但是，我不能像以前那样直接比较随机/顺序内存访问时间。@HadiBrais:同意，这就是我在回答：P中这样说的原因，但保持它可能有助于控制seq和rnd循环中指令计数之间的差异。我从这个精彩的回答中学到了很多，谢谢！我只是想比较顺序/随机访问之间的性能差异，这样就有了冗余的
寄存器
、
&N
和
O0
。但是我仍然不确定为什么顺序写入比读取稍快，因为它也使用回写/写分配。@zingdle:
寄存器
如果你是e将使用
-O0
进行编译。这是
register
关键字有用的一次。使用GCC，它将停止变量保存在内存中，并将存储转发存储/重新加载延迟放入循环携带的依赖链中。（看看生成的asm；循环结构可能仍然是垃圾，但至少它没有在内存中保留循环变量。）@zingdle：我认为顺序写入速度更快，因为存储缓冲区可以帮助隐藏偶尔出现的气泡。正如我所说，您的代码在实际内存/缓存带宽方面远未达到瓶颈，因此硬件预取到二级缓存可以轻松跟上。（除非您的CPU陈旧）。您只会在页面边界处遇到暂停。加载必须在从无序后端退出之前完成，但存储必须在提交到L1d之前退出。（存储缓冲区将缓存与推测性执行隔离）。我在Haswell上运行了代码。数字接近OP显示的数字（在Broadwell E5上），除了观察值在许多运行中都不成立外，即，
seqR
/
rndR
不一定比
seqW
/
rndW
快或慢。在许多运行中，差异在1%以内，但有时会稍大一些。我想你是对的。顺序循环可能是管道绑定的（非缓存或内存绑定）和随机循环似乎至少由一级（
L1D_PEND_MISS.FB_FULL
）的填充缓冲区数量绑定。在这两种情况下，实现的BW都远小于最大单线程BW。
seqR time: 2538.010000 ms
seqW time: 2394.991000 ms
rndR time: 40625.169000 ms
rndW time: 46184.652000 ms
seqR time: 2411.038000 ms
seqW time: 2309.115000 ms
rndR time: 41575.063000 ms
rndW time: 46206.275000 ms