CPU快取行

CPU
為了更快的執行代碼。於是當從記憶體中讀取資料時，並不是唯讀自己想要的部分。而是讀取足夠的位元組來填入快取行。根據不同的
CPU
，快取行大小不同。如
X86
是
32BYTES
，而
ALPHA
是
64BYTES
。並且始終在第
32
個位元組或第
64
個位元組處對齊。這樣，當
CPU
訪問相鄰的資料時，就不必每次都從記憶體中讀取，提高了速度。
因為訪問記憶體要比訪問快取用的時間多得多。

 

但是，多核發達的年代。情況就不能那麼簡單了。試想下面這樣一個情況。

1、     

CPU1
讀取了一個位元組，以及它和它相鄰的位元組被讀入
CPU1
的快取。

2、     

CPU2
做了上面同樣的工作。這樣
CPU1
，
CPU2
的快取擁有同樣的資料。

3、     

CPU1
修改了那個位元組，被修改後，那個位元組被放回
CPU1
的快取行。但是該資訊並沒有被寫入
RAM
。

4、     

CPU2
訪問該位元組，但由於
CPU1
並未將資料寫入
RAM
，導致了資料不同步。

 

為瞭解決這個問題，晶片設計者制定了一個規則。當一個
CPU
修改快取行中的位元組時，電腦中的其它
CPU
會被通知，它們的快取將視為無效。於是，在上面的情況下，
CPU2
發現自己的快取中資料已無效，
CPU1
將立即把自己的資料寫回
RAM
，然後
CPU2
重新讀取該資料。
可以看出，快取行在多處理器上會導致一些不利。

 

從上面的情況可以看出，在設計資料結構的時候，應該盡量將唯讀資料與讀寫資料分開，並具盡量將同一時間訪問的資料群組合在一起。這樣
CPU
能一次將需要的資料讀入。

 

如：

Struct __a

{

   Int id; //
不易變

   Int factor;//
易變

   Char name[64];//
不易變

   Int value;//
易變

}
；

這樣的資料結構就很不利。

在
X86
下，可以試著修改和調整它

Struct __a

{

   Int id; //
不易變

Char name[64];//
不易變

Char __Align[32 – sizeof(int)+sizeof(name)*sizeof(name[0])%32]

   Int factor;//
易變

   Int value;//
易變

Char __Align2[32 –2* sizeof(int)%32]

 

}
；

 

32 – sizeof(int)+sizeof(name)*sizeof(name[0])%32

看起來很不和諧，
32
表示
X86
中，快取行為
32BYTES
大小。
__Align
用於顯式對齊。