Was bedeuten Perf-Cache-Ereignisse?

Ich versuche herauszufinden, warum ein modifiziertes C-Programm schneller läuft als sein nicht modifiziertes Gegenstück (ich füge nur sehr wenige Codezeilen hinzu, um zusätzliche Arbeit zu leisten). In diesem Zusammenhang vermute ich “Cache-Effekte” soll die Haupterklärung sein (Instruction Cache). Damit erreiche ich die perf (https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page) Profiling-Tool, aber leider kann ich die Bedeutung seiner Ausgaben in Bezug auf Cache-Fehler nicht verstehen.

Es werden mehrere Ereignisse zum Thema Cache bereitgestellt:

  cache-references                                   [Hardware event]
  cache-misses                                       [Hardware event]
  L1-dcache-loads                                    [Hardware cache event]
  L1-dcache-load-misses                              [Hardware cache event]
  L1-dcache-stores                                   [Hardware cache event]
  L1-dcache-store-misses                             [Hardware cache event]
  L1-dcache-prefetches                               [Hardware cache event]
  L1-dcache-prefetch-misses                          [Hardware cache event]
  L1-icache-loads                                    [Hardware cache event]
  L1-icache-load-misses                              [Hardware cache event]
  L1-icache-prefetches                               [Hardware cache event]
  L1-icache-prefetch-misses                          [Hardware cache event]
  LLC-loads                                          [Hardware cache event]
  LLC-load-misses                                    [Hardware cache event]
  LLC-stores                                         [Hardware cache event]
  LLC-store-misses                                   [Hardware cache event]
  LLC-prefetches                                     [Hardware cache event]
  LLC-prefetch-misses                                [Hardware cache event]
  dTLB-loads                                         [Hardware cache event]
  dTLB-load-misses                                   [Hardware cache event]
  dTLB-stores                                        [Hardware cache event]
  dTLB-store-misses                                  [Hardware cache event]
  dTLB-prefetches                                    [Hardware cache event]
  dTLB-prefetch-misses                               [Hardware cache event]
  iTLB-loads                                         [Hardware cache event]
  iTLB-load-misses                                   [Hardware cache event]
  branch-loads                                       [Hardware cache event]
  branch-load-misses                                 [Hardware cache event]
  node-loads                                         [Hardware cache event]
  node-load-misses                                   [Hardware cache event]
  node-stores                                        [Hardware cache event]
  node-store-misses                                  [Hardware cache event]
  node-prefetches                                    [Hardware cache event]
  node-prefetch-misses                               [Hardware cache event]

Wo finde ich Erklärungen zu diesen Feldern? cache-misses-Ereignis ist immer kleiner als andere Ereignisse. Was misst dieses Ereignis?

Wie sind die 26.760 L1-icache-load-misses für ls im Vergleich zu den 5.708 cache-misses im folgenden Beispiel zu interpretieren?

perf stat -e L1-icache-load-misses ls
caches  caches~  out

 Performance counter stats for 'ls':

            26,760 L1-icache-load-misses                                       

       0.002816690 seconds time elapsed



perf stat -e cache-misses ls
caches  caches~  out

 Performance counter stats for 'ls':

             5,708 cache-misses                                                

       0.002822122 seconds time elapsed

Einige Antworten:

• L1 ist der Level-1-Cache, der kleinste und schnellste. LLC andererseits bezieht sich auf die letzte Ebene der Cache-Hierarchiewas den größten, aber langsamsten Cache bezeichnet.
• i vs. d unterscheidet den Instruktions-Cache vom Daten-Cache. Nur L1 wird auf diese Weise aufgeteilt, andere Caches werden zwischen Daten und Anweisungen geteilt.
• TLB bezieht sich auf Übersetzungs-Lookaside-Pufferein Cache, der beim Zuordnen virtueller Adressen zu physischen verwendet wird.
• Unterschiedliche TLB-Zähler, je nachdem, ob sich die genannte Adresse auf eine Anweisung oder einige Daten bezieht.
• Für alle Datenzugriffe werden unterschiedliche Zähler geführt, je nachdem, ob die gegebene Speicherstelle gelesen, geschrieben oder vorab abgerufen (dh zum Lesen zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen) wurde.
• Die Anzahl der Misses gibt an, wie oft aber auf ein bestimmtes Datum zugegriffen wurde nicht im Cache vorhanden.

Sie scheinen zu denken, dass die cache-misses event ist die Summe aller anderen Arten von Cache-Misses (L1-dcache-load-misses, usw). Das stimmt eigentlich nicht.

das cache-misses event stellt die Anzahl der Speicherzugriffe dar, die von keinem der Caches bedient werden konnten.

Ich gebe zu, dass die Dokumentation von perf nicht die beste ist.

Man kann jedoch ziemlich viel darüber lernen, indem man (vorausgesetzt, Sie haben bereits gute Kenntnisse darüber, wie eine CPU und eine Leistungsüberwachungseinheit funktionieren, dies ist eindeutig kein Computerarchitekturkurs) das Dokument der Funktion perf_event_open() liest:

http://web.eece.maine.edu/~vweaver/projects/perf_events/perf_event_open.html

Wenn Sie es beispielsweise lesen, können Sie sehen, dass die cache-misses Ereignis, das von der Perf-Liste angezeigt wird, entspricht PERF_COUNT_HW_CACHE_MISSES

Entsprechend Perfektes Tutorial, Ereignisse der Performance Monitoring Unit (PMU). oder Hardware-Ereignisse beziehen sich auf jene Ereignisse, die direkt CPU-spezifischen Ereignissen für einen CPU-Anbieter zugeordnet werden können. Aber die Hardware-Cache-Ereignisse beziehen sich auf einige Moniker für Hardwareereignisse, die von bereitgestellt werden perf, die tatsächlichen Ereignissen zugeordnet werden können, die von der CPU bereitgestellt werden. Für die Liste der perfCache-Ereignisse verwenden perf list cache im Linux-Terminal.