38、内存层次结构优化与Tiger语言基础

内存层次结构优化与Tiger语言基础

1. 循环交换（Loop Interchange）

1.1 有效利用缓存的基础

有效利用缓存的最基本方法是重用缓存数据。在嵌套循环访问内存时，循环的连续迭代常常会重用相同的字，或者使用占据同一缓存块的相邻字。若最内层循环的迭代重用相同的值，就会有很多缓存命中；但要是外层循环中的某一个重用缓存块，内层循环的执行可能会大量占用缓存，以至于到下一次外层循环迭代执行时，缓存块可能已被刷新。

1.2 示例分析

以下是一个嵌套循环的示例：

for i ←0 to N −1
    for j ←0 to M −1
        for k ←0 to P −1
            A[i, j, k] ←(B[i, j −1, k] + B[i, j, k] + B[i, j + 1, k])/3

在这个示例中， B[i, j + 1, k] 在 j 循环的下一次迭代中会被重用（此时它的“名称”变为 B[i, j, k] ），并在之后的迭代中再次被重用。然而，与此同时， k 循环会将 B 数组的 3P 个元素和 A 数组的 P 个元素通过缓存。这些字中的一些很可能会与 B[i, j + 1, k] 发生冲突，导致下次获取它时出现缓存未命中的情况。

1.3 解决方案 </