如何减少DFS和BFS等图遍历算法的缓存缺失?

时间:2015-02-28 04:35:33

标签: multithreading performance algorithm caching memory-management

我想知道如何修改基本的BFS和DFS算法,这样当它们按顺序或并行实现时,会导致较少的缓存未命中。

我读到顶点(或)节点的排序可以帮助减少缓存未命中度,但我无法完全理解像RCM这样的排序算法(Reverse Cuthill-McKee)有助于减少基本英特尔架构上的缓存缺失(比如具有私有L1,L2和共享L3的多核)?

除了排序顶点之外,还有其他想法可以减少缓存未命中吗?

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

我的观点是重新排序可以提供帮助无法保证这样做。让我们以下面的结构为例,在每一行中,你有节点的邻居。

Node 1: 4, 5, 37, 12, 11, 2, 3
Node 2: 67, 11, 33, 45
Node 3:
......
Node N: 65, 56, 99, 44, 32, 1, 3

当您执行DFS并且您在节点1时。当您找到节点37时,您需要在节点37跳转,但 节点2可能更接近内存 ,因此缓存的可能性更高。所以对顶点进行排序可以减少通过内存的跳跃步骤,从而减少缓存未命中数

但是,我认为排序可以做得更聪明一些。例如,当您对节点的顶点进行排序时,假设为100,节点1,2,3是远的,因此您可能有兴趣首先放置更接近节点100的相邻节点。因此基本上对节点进行排序根据距目标节点的距离

这些技术可能对非常大的图形有帮助,但在很大程度上依赖于图形的拓扑

要提出图形结构,我会这样做:

我会使用2 x 1D阵列:

  • 一个用于存储每个节点的所有邻居
  • 为每个节点存储一个,其邻居开始的第一个数组中的索引

示例:

Neighbors: 1 2 3 4 2 4 5 6 7 9 0
Neighbor Indexes: 0 2 5 7 9

The neighbors of Node 0 will start from Neighbors[Neighbor Indexes[0]] until Neighbors[Neighbor Indexes[1]].
The neighbors of Node 1 will start from Neighbors[Neighbor Indexes[1]] until Neighbors[Neighbor Indexes[2]].

等等。