Comment puis-je faire un CPU vidage du cache dans Windows x86?

Je suis intéressé par le forçage d'un PROCESSEUR de vidage du cache dans Windows (pour l'analyse comparative des raisons, je veux émuler départ avec pas de données dans le cache du PROCESSEUR), de préférence une base C de la mise en œuvre ou Win32 appel.

Est-il un moyen connu à ce faire avec un appel système ou même quelque chose d'aussi sournois que de faire dire un grand memcpy?

Intel i686 plate-forme (P4 et est bien ainsi).

InformationsquelleAutor user183135 | 2009-11-18
  1. 53

    Heureusement, il n'y a plus d'une manière explicitement l'ordre de vider les caches.

    L'instruction "wbinvd", écrit arrière modifié en cache le contenu et les marques les caches vides. Il exécute un cycle de bus pour les caches de chasse de leurs données. Malheureusement, il est un lieu privilégié d'instruction. Mais si il est possible d'exécuter le programme d'essai en vertu de quelque chose comme le DOS, c'est le chemin à parcourir. Cela a l'avantage de garder la mémoire cache de l'empreinte de la "OS" très petites.

    En outre, il est "invd" de l'enseignement, ce qui invalide les caches sans rinçage de les ramener à la mémoire principale. Cela porte atteinte à la cohérence de la mémoire principale et la mémoire cache, de sorte que vous avez à prendre soin de tout cela par vous-même. Pas vraiment recommandé.

    À des fins d'étalonnage, la solution la plus simple est probablement la copie d'un gros bloc de mémoire à une région marquée avec WC (la combinaison d'écriture) à la place de la BM. La mémoire mappée région de la carte graphique est un bon candidat, ou vous pouvez marquer une région WC par vous-même via les MTRR registres.

    Vous pouvez trouver quelques ressources sur l'analyse comparative court routines à Des programmes de Test pour la mesure de cycles d'horloge et de suivi de la performance.

    • Ohh, je suis correct, bien que je ne connaissais pas cette instruction.
    • Le wbinvd instruction prend de l'ordre de 2000-5000 cycles d'horloge pour terminer! La plupart des instructions de prendre de 2 à 5, en moyenne.
    • Ne wbinvd à l'intérieur de virtual8086 mode (par exemple, un programme DOS, sous un Windows 32 bits) influent sur le PROCESSEUR de l'hôte? cli obtient virtualisé comme les autres privilégié des instructions. (Et BTW, invd est plus que juste "pas vraiment recommandé", à moins que l'euphémisme est de l'humour. Vous ne doit pas utiliser invd sauf pour les cas comme laissant cache-comme-mode RAM; un gestionnaire d'interruption pourrait avoir juste salis cache quelques cycles avant de l'exécuter sur une autre base, à l'origine de corrompre le système d'exploitation de l'état en supprimant ce magasin.)
    InformationsquelleAutor Gunther Piez
  2. 8

    Il y a x86 instructions de montage pour forcer le CPU à vider certaines lignes de cache (comme CLFLUSH), mais ils sont assez obscures. CLFLUSH en particulier, seuls les bouffées de chaleur choisi à l'adresse de L1 caches.

    quelque chose d'aussi sournois que de faire dire un grand memcopy?

    Oui, c'est l'approche la plus simple, et assurez-vous que le CPU bouffées de chaleur tous les niveaux de cache. Juste exclure le cache de rinçage temps de votre benchmakrs et vous devriez avoir une bonne idée de comment votre programme effectue sous pression sur le cache.

    • "assurez-vous que la CPU bouffées de chaleur tous les niveaux de cache." Pas vrai, comme je l'ai dit, commerciale moderne cpu, surtout quand captées par un système d'exploitation, peut (et probablement) ont de très compliqué stratégies de mise en cache.
    • Je crois que vous confondez le cache du PROCESSEUR avec d'autres OS au niveau des caches. L'OS n'a fondamentalement rien à dire en ce que le CPU cache ou cache pas, parce que ces décisions doivent passer si vite, il n'y a pas de temps pour noyau des interruptions ou quelque chose semblable. De cache du PROCESSEUR est mis en œuvre uniquement dans le silicium.
    • Un changement de contexte sera en effet de laisser à d'autres processus sont exécutés et ainsi de polluer le cache. Mais c'est normal, dans le cadre de l'OS comportement -- il aura lieu avec ou sans la référence, il est donc logique de les inclure dans votre timings de toute façon.
    • Le CLFLUSH instruction n'a pas vidé le cache L1. Le Intel x86-64 manuel de référence: "La CLFLUSH (vider le cache de ligne) instruction écrit et invalide le cache de la ligne associée avec une adresse linéaire. L'invalidation pour tous les niveaux du processeur de cache de la hiérarchie, et elle est diffusée tout au long de la cohérence de cache de domaine."
    InformationsquelleAutor intgr
  3. 2

    Il n'y a malheureusement aucun moyen explicitement vider le cache. Quelques-uns de vos options sont les suivantes:

    1.) Thrash le cache en faisant quelques très grandes opérations de mémoire entre les itérations du code que vous avez de l'analyse comparative.

    2.) Activer le Cache Désactiver dans le x86 Registres de Contrôle et la référence. Ce sera probablement désactiver le cache d'instructions, qui peuvent ne pas être ce que vous voulez.

    3.) Mettre en œuvre la partie de votre code votre le benchmarking (si c'est possible) à l'aide de Non-Temporelle des instructions. Cependant, ce sont juste conseils pour le processeur sur l'utilisation du cache, il est encore libre de faire ce qu'il veut.

    1 est probablement la méthode la plus simple et suffisante pour vos besoins.

    Modifier: Oups, je corrige la position des mains il y a une instruction pour invalider le x86 cache, voir drhirsch la réponse de

    • Votre prétendre qu'il n'y a pas d'instruction pour le cache de rinçage est faux. Et réécriture d'une routine à l'aide de non temporel instructions pour le benchmarking est un non-sens. Si les données de la routine à l'aide s'inscrit dans les caches, il serait beaucoup plus lent au cours de l'analyse comparative, à faire des mesures sans valeur.
    • Il n'existe aucun moyen explicitement vider le cache de windows. On vous a refusé l'accès direct au matériel... il y a des non-portable instructions de montage qui peut le faire.
    • Vous pouvez le faire facilement dans Windows 95,98, ME. Et même pour les modernes variantes de windows vous pouvez la mettre en œuvre dans le ring 0 à l'aide d'un pilote.
    • Pendant que je corrige la position des mains sur l'instruction de purger le cache (merci!), Je suis en désaccord avec votre évaluation de l'utilisation de la non-temporelle des instructions. Si il a fait les données initiales des charges pour son indice de référence à l'aide de non-temporelle des instructions, il n'est pas très différente de l'exécution avec un cache vide et serait suffisante de manière à simuler froid cache (même si, j'avoue ne pas presque aussi correcte que l'utilisation de la chasse d'instruction!)
    • Je apollogize, j'ai été un peu dur. Mais vous ne pouvez pas modifier un programme en utilisant non temporel instructions pour simuler froide comportement de cache pour l'analyse comparative. 1) Vous devez dérouler exactement une boucle et faire nontemporal, changeant ainsi le flux de contrôle et de l'utilisation de inctruction cache. 2) Si les données se trouve dans le cache avant le départ, même non temporel instructions de charger les données de la mémoire cache, et vous obtiendrez une ambiance chaleureuse cache de résultat. 3) Si non, la deuxième itération aurez besoin de récupérer les données de la mémoire de nouveau, vous obtiendrez un résultat avec de la mémoire doublée de latence.
    • x86 n'ont pas d'objet général non-temporel charges. SSE4 movntdqa charges ne sont spéciaux lors de la lecture de WC mémoire, pas normal write-back (WB) les régions de mémoire. (Le manuel dit le NT indicateur peut être ignorée; c'est le cas sur toutes les implémentations actuelles, sauf pour la lecture de WC de la mémoire, par exemple pour la copie à partir de la vidéo de la RAM pour la mémoire principale.)

    InformationsquelleAutor Falaina
  4. 0

    La d'instructions x86 WBINVD écrit arrière et annule tous les caches. Il est décrit comme:

    Écrit tous modifié les lignes de cache dans le processeur interne du cache mémoire principale et invalide (bouffées de chaleur) les caches internes. L'instruction émet alors une fonction spéciale de bus de cycle qui dirige externe des caches pour aussi écrire de nouveau modifié les données et un autre bus de cycle pour indiquer que l'externe caches doivent être invalidées.

    Important encore, l'instruction peut être exécutée seulement en ring0, c'est à dire le système d'exploitation. Si vos programmes utilisateurs ne peuvent pas simplement l'utiliser. Sur Linux, vous pouvez écrire un module du noyau qui peut s'exécuter que l'instruction de la demande. En fait, quelqu'un l'a déjà écrit un tel module de noyau: https://github.com/batmac/wbinvd

    Heureusement, le noyau du module code est vraiment minuscule, donc vous pouvez le vérifier avant le chargement de code à partir des étrangers sur internet dans votre noyau. Vous pouvez utiliser ce module (et de déclencher l'exécution de la WBINVD d'instruction), par la lecture de /proc/wbinvd, par exemple via cat /proc/wbinvd.

    Cependant, j'ai trouvé que cette instruction (ou au moins à ce module dans le noyau) est vraiment lent. Sur mon i7-6700HQ je l'ai mesuré à prendre 750µs! Ce nombre semble vraiment élevé pour moi, j'ai fait une erreur dans la mesure de ce-s'il vous plaît garder à l'esprit! L'explication de cette instruction, il suffit de dire:

    La quantité de temps ou de cycles pour WBINVD pour compléter varie en fonction de la taille et d'autres facteurs de cache différent des hiérarchies.

    • Note: je sais que cette question se pose au sujet de Windows. Cependant, il est lié à partir de nombreux endroits qui ne sont pas de parler d'un système d'exploitation spécifique, alors j'ai pensé à mentionner le module de noyau de sens.
    InformationsquelleAutor Lukas Kalbertodt