Re: [討論] 雙核心的CPU L2快取設定問題

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※ 引述《nhsmallcat (在一起不容易)》之銘言：
: http://support.microsoft.com/kb/183063/en-us/
: 微軟知識庫中關於SecondLevelDataCache的說明
: 節錄部份如下：
: SecondLevelDataCache records the size of the processor cache, also known as
: the secondary or L2 cache. If the value of this entry is 0, the system
: attempts to retrieve the L2 cache size from the Hardware Abstraction Layer
: (HAL) for the platform. If it fails, it uses a default L2 cache size of 256
: KB. If the value of this entry is not 0, it uses this value as the L2 cache
: size. This entry is designed as a secondary source of cache size information
: for computers on which the HAL cannot detect the L2 cache.
: 如果值為0，系統會先透過HAL來讀取L2值。就算透過HAL讀取失敗，預設至少也會是256KB
: 如果值不為0，系統就會以此值來作為L2的值。
: 問題來了，
: 如果只設為原本實體L2的一半，那L2使用到的容量僅為實體的一半，
: 效能應該反而比較慢才對，怎麼會變快呢？

因為它控制的不是使用L2 Cache的數量(從軟體層上控制不了)

它的效果是,在某些對應的code上要作出"閃避相隔xxx KB的持續存取
記憶體動作".

為甚麼?因為你要看後面那段

This is not related to the hardware; it is only useful for computers
with direct-mapped L2 caches

這兩者有甚麼關係?Direct Mapped cache的意思是,假定Cache 256KB好了,
那麼,記憶體位置上,0~32,256KB+32,512KB+32....這幾段記憶體,占用的就是同一個區塊
假設你真的持續讀取這些位置,就會持續使用到同一個cache block,互相把對方擠出去.
變成誰都沒有cache的效果可以用.如果我可以避免以這個順序存取L2 cache,就可以在
"古老的"(至少在x86上,它已經退場超過十年)direct-mapped cache系統上取回cache
的效果.不過因為現在cpu內建的L2 Cache以上,至少都會是4-way,8-way以上,所以
也不會有這個問題需要避開....

另外,實作上是怎樣避開的?它是刻意的打亂logical address和physical address的
對應關係,讓它不太連續.因此在現在的電腦上還這樣改的話,只會降低效能不會有
甚麼好處

當然關於這個,愛相信的就相信,愛改的就改,反正除了一些storage driver,
陳年老code外,除了變慢還不至於真的有問題.....

     ==============如果要眼見為憑L2 cache的話===============

最簡單的方法,就是自己作程式,連續作兩次"xx KB的讀取記憶體",
測量第二次讀取的時間,然後換算成每秒的速度.

只有L1 cache的系統

速度
 |***
 |  |
 |  |
 |  |************
 |
 ---------------------->讀取量
    ^這個點就是L1 Cache的大小

(超過L1 cache大小 會瞬降到外部記憶體的速度)

有L2 Cache產生作用的系統

速度
 |***
 |   \
 |    \
 |     **********
 |
 ---------------------->讀取量
    ^這個點就是L1 Cache的大小
       ^第二個斜率轉折點就是L2 cache的大小

(以上從Pentium II到Core 2應該都相同,至於有L3的系統,
 以及K7以後的exclusive cache,就不會有很漂亮的斜率)


    =========Sample Code, MS系的編譯器用============

#include <iostream.h>
#include <windows.h>

#define RDTSC(var) \
_asm _emit 0x0F \
_asm _emit 0x31 \
_asm mov DWORD PTR var,eax \
_asm mov DWORD PTR var+4,edx

#define LB(var,offset) \
        _asm mov ebx,var \
        _asm mov edi,offset \
        _asm movzx eax,[ebx+edi]

#define LW(var,offset) \
        _asm mov ebx,var \
        _asm mov edi,offset \
        _asm mov eax,[ebx+edi]

#define space 512
void main(){
        long double time,time2;
        long double overhead[13];
        int temp;
        int loop;
        int i,j;

        void* p;
        p=VirtualAlloc(NULL,1048576*4,MEM_COMMIT,PAGE_READWRITE);

        __int64 clock1,clock2;

        RDTSC(clock1);
        RDTSC(clock2);

        time=clock2-clock1;

        cout<<"RDTSC overhead averge using "<<time<<" clocks\n";
        //case1 偵測cache之大小

        for (j=0;j<=12;j++){
                loop=(1024*(1<<j)-64);
                RDTSC(clock1);
                for (i=0;i<loop;i+=4){
                };
                RDTSC(clock2);
                overhead[j]=clock2-clock1;
        };


        for (j=0;j<=12;j++){
                loop=(1024*(1<<j)-64);

                for (i=0;i<loop;i+=4){
                        __asm {
                                mov ebx,p
                                mov edi,i
                                mov eax,[ebx+edi]
                        }
                };
                RDTSC(clock1);
                for (i=0;i<loop;i+=4){
                        __asm {
                                mov ebx,p
                                mov edi,i
                                mov eax,[ebx+edi]
                        }
                };
                RDTSC(clock2);
                temp=(1<<j)-0;
                time=(clock2-clock1-overhead[j])/temp;
         cout<<"reading "<<(1<<j)<<"kbytes averge using "<<time<<" clocks\n";
         cout<<"Averge Speed:"<<((2600/time)*(1<<j)*1024)<<"MB /s \n";
         //2600為cpu的MHZ數..不同的需要修改
        };

}

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