为什么缓冲区应该在64字节边界上对齐以获得最佳性能？

Question

在this示例程序中，我发现了这个说明：

colnames(df) <- df[2,]

我很感兴趣为什么/* Hardware delivers at most ef_vi_receive_buffer_len() bytes to each * buffer (default 1792), and for best performance buffers should be * aligned on a 64-byte boundary. Also, RX DMA will not cross a 4K * boundary. The I/O address space may be discontiguous at 4K boundaries. * So easiest thing to do is to make buffers always be 2K in size. */ #define PKT_BUF_SIZE 2048 ？为什么，例如2000缓冲区比2048缓冲区慢？我想这就是64位计算机的工作原理 - 由于某种原因，它记忆2048字节比2000字节更快？

为什么确切的2048个缓冲区更快，你可以链接＆＃34;最小的例子＆＃34;其中＆＃34;更大但是64字节对齐＆＃34;缓冲区更快？

Answer 1

在当代架构上，64字节是缓存行的流行大小。从内存中获取的任何内容都会获取整个缓存行。通过将数据与高速缓存行边界对齐，可以最大限度地减少读取数据时需要获取的高速缓存行数，以及写入数据时出现的数据。

当然，您的数据大小也很重要。例如，如果数据的大小除以高速缓存行的大小，那么完全可以仅对齐大小。

相比之下，假设您的数据大96字节。如果对齐32个字节，则最多可以使用三个缓存行：

|............DDDD|DDDDDDDDDDDDDDDD|DDDD............|

相比之下，如果你对齐64个字节（需要另外32个字节的填充），你只需要两个缓存行：

|................|DDDDDDDDDDDDDDDD|DDDDDDDDPPPPPPPP|

（D = data，P =填充，每个字符代表4个字节。）

当您同时修改内存时，缓存行更是一个问题。每次弄脏一个缓存行时，所有其他已获取相同缓存行的CPU可能都必须丢弃并重新获取这些缓存行。意外地在同一缓存行上放置不相关的共享数据称为＆＃34; false sharing＆＃34;，并且通常使用填充的插入来避免这种情况。

Answer 2

简短的回答是，大多数现代x64处理器上的数据缓存行是64字节宽，因此CPU每次从主内存执行的提取操作一次只有64个字节。如果您正在加载跨越64字节边界的64字节结构，那么CPU必须获取两个缓存行才能获得整个结构。

真正的答案是这个太复杂的主题无法放入答案框，但Ulrich Drepper's excellent "What Every Programmer Should Know About Memory" paper会给你一个完整的解释。

另请注意，64字节的东西不是计算的基本定律，也不是与64位处理器相关。它恰好是当今大多数工作站中x64处理器上最常见的缓存行大小。其他处理器具有不同的缓存行大小（例如，Xbox360和PS3中使用的Xenon PowerPC具有128字节的缓存行）。