如何以编程方式获取 C++ 中的 CPU 缓存行大小？

Question

我希望我的程序能够读取它在 C++ 中运行的 CPU 的缓存行大小。

我知道这不能移植，所以我需要一个适用于 Linux 的解决方案和另一个适用于 Windows 的解决方案（其他系统的解决方案可能对其他人有用，所以如果您知道的话，请发布它们）。

对于Linux，我可以读取/proc/cpuinfo 的内容并解析以cache_alignment 开头的行。 也许有更好的方法涉及调用 API。

对于 Windows 我根本不知道。

Answer 1

在 Win32 上，GetLogicalProcessorInformation 将为您返回a SYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION 其中包含 CACHE_DESCRIPTOR，其中包含您需要的信息。

Answer 2

看起来至少是 SCO unix (http://uw714doc.sco .com/en/man/html.3C/sysconf.3C.html）有 sysconf 的 _SC_CACHE_LINE。 也许其他平台也有类似的东西？

Answer 3

在 Linux 上尝试 proccpuinfo 库，这是一个独立于体系结构的 C API，用于读取 /proc/cpuinfo

Answer 4

对于 x86，CPUID 指令。 快速的 google 搜索显示了一些用于 win32 和 c++ 的库。 我也通过内联汇编器使用了 CPUID。

更多信息：

• http://www.intel.com/Assets/PDF/ appnote/241618.pdf
• http://softpixel.com/~cwright /programming/simd/cpuid.php

Answer 5

对于那些想知道如何在接受的答案中使用该函数的人来说，以下是示例代码：

#include <new>
#include <iostream>
#include <Windows.h>


void ShowCacheSize()
{
    using CPUInfo = SYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION;
    DWORD len = 0;
    CPUInfo* buffer = nullptr;

    // Determine required length of a buffer
    if ((GetLogicalProcessorInformation(buffer, &len) == FALSE) && (GetLastError() == ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER))
    {
        // Allocate buffer of required size
        buffer = new (std::nothrow) CPUInfo[len]{ };

        if (buffer == nullptr)
        {
            std::cout << "Buffer allocation of " << len << " bytes failed" << std::endl;
        }
        else if (GetLogicalProcessorInformation(buffer, &len) != FALSE)
        {
            const DWORD count = len / sizeof(CPUInfo);
            for (DWORD i = 0; i < count; ++i)
            {
                // This will be true for multiple returned caches, we need just one
                if (buffer[i].Relationship == RelationCache)
                {
                    std::cout << "Cache line size is: " << buffer[i].Cache.LineSize << " bytes" << std::endl;
                    break;
                }
            }
        }
        else
        {
            std::cout << "ERROR: " << GetLastError() << std::endl;
        }

        delete[] buffer;
    }
}

Answer 6

在 Windows 上

#include <Windows.h>
#include <iostream>

using std::cout; using std::endl;

int main()
{
    SYSTEM_INFO systemInfo;
    GetSystemInfo(&systemInfo);
    cout << "Page Size Is: " << systemInfo.dwPageSize;
    getchar();
}

在 Linux 上

http://linux .die.net/man/2/getpagesize

Answer 7

如果您的实现支持，C++17 std::hardware_pressive_interference_size 会给你一个上限（和 ..._constructive_... 一个下限），考虑到像行对的硬件预取这样的东西。

但这些是编译时常量，因此在允许不同行大小的 ISA 的所有微体系结构上都不是正确的。 （例如，Pentium III 等较旧的 x86 CPU 具有 32 字节行，但所有后来的 x86 CPU 都使用 64 字节行，包括所有 x86-64。理论上，某些未来的微体系结构可能会使用 128 字节行，但多线程针对 64 字节行进行调整的二进制文件很普遍，因此对于 x86 来说这可能不太可能。）

因此，某些当前的实现选择根本不实现该 C++ 功能。 GCC 确实实现了它，clang 没有实现它（神箭）。 当代码在结构布局中使用它时，它就成为 ABI 的一部分，因此编译器将来无法更改它以匹配同一目标的未来 CPU。

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GCC 将建设性和破坏性定义为 64 x86-64，忽略相邻行预取可能导致的破坏性干扰，例如在 Intel Sandybridge 系列上。 在高争用情况下，它不像缓存行中的错误共享那么灾难性，因此您可以选择仅使用 64 字节对齐来分隔不同线程将独立访问的对象。

• x86-64 的缓存填充大小应该为128 字节？ - Skylake 上的性能实验显示，在一对对齐的行中，有 500 +- 300 个机器清除，而在单行中则为 10M，而在更远的行中则接近于零。 由于失去对线路的访问，机器清除比实际缓存未命中更容易测量。
• 了解 std::hardware_delta_interference_size 和 std::hardware_constructive_interference_size

Answer 8

我认为您需要 NtQuerySystemInformation< /a> 来自 ntdll.dll。