C和内存访问延迟中的连续内存分配

Posted 2021-05-07

我正在读这篇论文。 http://www.ece.cmu.edu/~ece447/s13/lib/exe/fetch.php?media=moscibroda.pdf

其中，讨论了当前用于具有多个核的大多数体系结构的存储器访问方法。本文提供了当处理并发线程时当前方法的局限性的示例，其中on是连续顺序指令中的存储器和顺序指令中的其他不连续存储器位置。

根据该文章，在顺序指令中访问连续存储器的线程将首先由存储器控制器服务。我当然不怀疑这一点，但作者提供了两个代码来说明一个应用程序，其中顺序访问连续的内存，另一个连续的内存不是按顺序访问的。这是代码。

连续的内存访问

// initialize arrays a, b
for (j=0; j<N; j++)
    a[index[j]] = b[index[j]];
for (j=0; j<N; j++)
    index[j] = j; // streaming index
for (j=0; j<N; j++)
        b[index[j]] = scalar * a[index[j]];

非连续内存访问

// initialize arrays a, b
for (j=0; j<N; j++)
   index[j] = rand(); // random # in [0,N]
 for (j=0; j<N; j++)
    a[index[j]] = b[index[j]];
for (j=0; j<N; j++)
  b[index[j]] = scalar * a[index[j]];

我的问题是，如果您要在C中实现此代码并将其编译为x86或ARM，然后在某些操作系统（例如Linux）上运行它，您是否可以保证您分配的原始缓冲区的内存位置在物理上是连续的？它们不只是虚拟的连续内存（除非使用像kmalloc（）这样的Linux方法）？

*注意：作者指出所提供的代码是伪代码，所以也许我对实现的困惑是没有根据的。

答案

我的问题是，如果您要在C中实现此代码并将其编译为x86或ARM，然后在某些操作系统（例如Linux）上运行它，您是否可以保证您分配的原始缓冲区的内存位置在物理上是连续的？

答：是的

代码不是伪代码，它是实际的C（只缺少% N，模数运算符，需要限制rand()的0-(N-1)的返回）。连续保证的关键是使用数组。 C中的数组（与指向类型的指针相对）。这保证了虚拟内存中所有元素的顺序内存位置（通常是现代内存管理器发布的唯一内存类型）。

在连续内存访问代码中，您只是按顺序迭代连续元素，其中非连续示例迭代数组中的随机索引。

您的窘境并非毫无根据，因为有许多实例，其中对象集合不保证相邻元素在内存中是顺序的，但作者在示例中指定使用数组，以保证所有元素都是顺序的（根据定义）。

使用rand()（由于它缺少% N，但在语法中没有伪），非连续示例中的访问不连续（例如index[j] = rand() % N;会将赋值限制为0-N，但不保证所有索引从我的阅读中，该示例的意图是强调连续块内的直接顺序访问，并且非连续示例仅作为对比示例提供，其中作者示出随机访问顺序块内的不同元素。