是否可以检查变量是否位于 L1/L2/L3 缓存中

Posted 2023-03-06

【中文标题】是否可以检查变量是否位于 L1/L2/L3 缓存中

【英文标题】：Is it possible to check if a variable is located at L1/L2/L3 cache

【发布时间】：2019-12-03 13:58:20

【问题描述】：

众所周知，在现代计算机架构中，有L1/L2/L3缓存，可以提高程序的执行性能。

我的问题是我们是否可以知道变量在执行时是否加载到 L1/L2/L3 缓存中？

我们知道我们可以像这样在 C++ 中打印变量的地址：int i; cout << &i;。那么如果i被加载到L1缓存中，&i显示的是哪种地址呢？ L1缓存的地址还是RAM的地址？

【问题讨论】：

它将在堆栈上显示i的地址，因此RAM。我很确定在执行时检查缓存中是否有东西更有可能减慢代码速度^^。

你不知道，至少在可移植的 C++ 中，因为对象的地址永远不会改变。而不是担心它，你应该做的是确保你的变量是“热的”，所以它们更有可能在缓存中。

您可以使用硬件性能计数器，例如通过 PAPI 库，检查访问某个内存位置时是否发生缓存命中或未命中。

您必须查看处理器的数据表，也许还需要查看您的平台。在许多系统中，L1 和 L2 缓存在处理器之外是不可访问的。

@Lundin：我是说您正在向 OP 的问题添加一些不存在的内容。从根本上说，OP 想知道如何获取缓存中变量的地址。可能会添加 profiling 标签，因为 OP 想知道访问缓存的效率。我们不知道 OP 提问的目的。您不能假设 OP 正在写入屏幕或图形内存。

【参考方案1】：

在典型的 PC 中，&i 始终是 RAM 位置的地址。这是因为缓存对程序员来说本质上是透明的。它只是将包含在内存区域中的相同信息的副本存储在 CPU 可以更快访问的位置。它不能直接作为内存位置寻址。

至于代码执行时变量是否“定位”在缓存中，这是肯定的。当您尝试访问内存位置中的数据时，如果该数据尚未在缓存中，则会在处理您的请求之前先将其带入缓存。