关于使用CPU缓存的一个小栗子

一、背景知识

CPU缓存（Cache Memory），是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。高速缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为CPU运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。

----以上引自度娘百科，懒呐- -"

缓存中是由缓存行来管理的，典型的缓存行大小为64bytes，一次读入就是64bytes。即使仅仅想读入一个Int64，实际上也是将其后的56bytes也读进来。

因此如果需要操作一个Length为8的Int64数组，一次读入，次次命中，嗨吧~~

二、栗子

设计了一个小栗子，是累加一个二维Int64的数据：

如果从一维循环，那么类似于顺序读入，这样应该能实现1次读入缓存，后7次命中，性能应该会好一些。

如果从二维循环，那么读入一次缓存，后面的就没办法命中了，性能一定是底很多。

三、栗子代码

using System;

namespace PerformanceOfCacheLineTest
{
    class Program
    {
        private const Int64 ONE_DIMENSION = 1024 * 1024;
        private const Int64 TWO_DIMENSION = 64;

        static void Main(string[] args)
        {
            Int64[][] array = new Int64[ONE_DIMENSION][];
            for (int i = 0; i < ONE_DIMENSION; i++)
            {
                array[i] = new Int64[TWO_DIMENSION];
                for (int j = 0; j < TWO_DIMENSION; j++)
                {
                    array[i][j] = 0;
                }
            }

            Console.WriteLine("starting....");

            DateTime start = System.DateTime.Now;
            Int64 sum = 0;
            for (int i = 0; i < ONE_DIMENSION; i++)
            {
                for (int j = 0; j < TWO_DIMENSION; j++)
                {
                    sum += array[i][j];
                }
            }
            DateTime end = System.DateTime.Now;
            Console.WriteLine("one dimension first: using " + (end - start).TotalMilliseconds);


            start = System.DateTime.Now;
            for (int j = 0; j < TWO_DIMENSION; j++)
            {
                for (int i = 0; i < ONE_DIMENSION; i++)
                {
                    sum += array[i][j];
                }
            }
            end = System.DateTime.Now;
            Console.WriteLine("two dimension first: using " + (end - start).TotalMilliseconds);

            Console.WriteLine("...ended");
            Console.Read();
        }
    }
}

四、栗子结果

五、结论

差距还是很明显的哟，印证了假设。

作为一枚肉鸟，学到新的东西总是让人耳目一新，世界观都不一样了呢*_*。。。需要学习的东西还很多呀！！！