Оптимизация работы с памятью
Эта глава посвящена вопросам оптимизации обработки больших массивов данных и потоковых алгоритмов, – всем тем ситуациям, когда интенсивный обмен с памятью неизбежен. (Обработка компактных структур данных с многократным обращением к каждой ячейки – тема отдельного разговора, подробно рассмотренная в главе "Оптимизация обращения к памяти и кэшу").
Несмотря на стремительный рост своей пропускной способности и значительное сокращение времени доступа,– оперативная память по-прежнему остается одним из узких мест, сдерживающих производительность всей системы. Тем более обидно, что в силу архитектурных особенностей платформы IBM PC, теоретическая (она же – заявленная) пропускная способность практически никогда не достигается.
Типовые алгоритмы обработки данных задействуют быстродействие оперативной памяти едва ли на треть, а зачастую намного менее того! Удивительно, но большинство программистов даже не подозревают об этой проблеме! Одно из возможных объяснений этого феномена заключается в том, что мало кто измеряет производительность своих программ в мегабайтах обработанной памяти в секунду (а если и измеряет, то списывает низкую пропускную способность на громоздкость вычислений, хотя время, потраченное на вычисления, в данном случае играет второстепенную роль).
Грамотно организованный обмен данными выполняется как правило в три-четыре раза быстрее, причем (и это замечательно!) эффективное взаимодействие с памятью достижимо на любом языке (в том числе и интерпретируемом!), а не ограничено одним лишь ассемблером.
Вопреки возможным опасением читателей, предложенные автором приемы оптимизации аппаратно независимы и успешно работают на любой платформе под любой операционной системой. Вообще-то, в каком-то высшем смысле, все обстоит не совсем так и выигрыш в производительности достигается исключительно за счет учета конкретных конструктивных особенностей конкретной аппаратуры, ? бесплатного хлеба, увы, не бывает. Тем не менее, на счет переносимости автор не так уж и соврал, – подавляющее большинство современных систем построено на базе DRAM и принципы работы с различными моделями динамической памяти достаточно схожи. Во всяком случае, в ближайшие несколько лет никаких революций в этой области ожидать не приходится.
Что касается же DDR- и Rambus DRAM памяти, – техника оптимизации под нее придерживается полной преемственности, и дает весьма значительный прирост производительности, намного больший, чем в случае с "обычной" SDAM. Нужно ли лучшее подтверждение переносимости предложенных алгоритмов?
