CPU與RAM的隔閡

CPU與RAM是兩個獨(dú)立的硬件，并非集成在一起。所以他們兩個之間一定會存在一個連接的橋梁，這個橋梁的名字叫做內(nèi)存總線。

內(nèi)存總線由三部分組成：

1. 地址總線(Address Bus)
   用于傳輸內(nèi)存地址，也就是我們經(jīng)常看到的0X77F84FAB這種類似的內(nèi)存地址，一根總線代表一個電信號，一個電信號能傳遞高電平/低電平兩種信息，用二進(jìn)制表示就是1/0。因此總線數(shù)量的多少決定了可以傳遞內(nèi)存地址的大小，比如你有32根總線，就代表你總線寬度32。2^32=4294967296，等于4GB內(nèi)存，這就是32位操作系統(tǒng)只支持4G內(nèi)存的由來。

2. 數(shù)據(jù)總線(Data Bus)
   用于傳輸數(shù)據(jù)，原理同上，一根總線代表1bit傳輸段位，64根總線就是 64bit=8byte。一次性可以傳輸8byte單位的數(shù)據(jù)。

3. 控制總線(Control Bus)
   用戶傳輸控制信號，比如一根用來"讀信號輸出"的開關(guān)，一根"寫信號輸出"的開關(guān)。一根"時鐘信號"的開關(guān)

更詳細(xì)可以參考此文：https://www.cnblogs.com/lmy5215006/p/18469027

CPU Cache

可以看到，假設(shè)CPU要讀取1kb的數(shù)據(jù)，你的數(shù)據(jù)總線總線只有64根，1024/8=128，你需要來回倒騰128次，才能讀取完畢，這一來二去就加大了內(nèi)存之間的延遲，為了優(yōu)化此性能瓶頸，
CPU除了寄存器外臨時存儲數(shù)據(jù)，還內(nèi)置了Cache來臨時存儲數(shù)據(jù)與指令。

游戲神U 9800x3d就是依靠96MB的"巨大L3緩存"，來降低了內(nèi)存延遲，從而在游戲場景默秒全I(xiàn)ntel

what is CacheLine?
CacheLine是CPU緩存中最小數(shù)據(jù)單元，當(dāng)CPU從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)時，會一次性加載64byte的數(shù)據(jù)，而不是只加載特定數(shù)據(jù)，即使只想讀取1bit數(shù)據(jù)，也會加載64byte數(shù)據(jù)。這么做是因?yàn)椋蠖鄶?shù)情況下，數(shù)據(jù)都是順序讀取的，因此提前加載數(shù)據(jù)有利于減少延遲。

眼見為實(shí)

使用Coreinfo 來觀察CPU

C#代碼如何影響CPU緩存速度？

internal class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Stopwatch sw = new Stopwatch();
        sw.Start();
        Rows();
        sw.Stop();
        Console.WriteLine($"逐行賦值執(zhí)行時間:{sw.ElapsedMilliseconds}");
        sw.Restart();
        Columns();
        sw.Stop();
        Console.WriteLine($"逐列賦值執(zhí)行時間:{sw.ElapsedMilliseconds}");
    }
    static void Rows()
    {
        int[,] tab = new int[5000, 5000];
        for (int i = 0; i < 5000; i++)
        {
            for (int j = 0; j < 5000; j++)
            {
                tab[i, j] = 1;//逐行賦值，能成功利用到Cacheline提前加載的數(shù)據(jù)
            }
        }
    }
    static void Columns()
    {
        {
            int[,] tab = new int[5000, 5000];
            for (int i = 0; i < 5000; i++)
            {
                for (int j = 0; j < 5000; j++)
                {
                    tab[j, i] = 1;//逐列賦值，無法利用Cacheline提前加載的數(shù)據(jù)，只能丟棄重新讀取。
                }
            }
        }
    }
}

可以看到，非線性的數(shù)據(jù)檢索帶來了嚴(yán)重的性能問題，應(yīng)當(dāng)盡量避免對內(nèi)存的非順序訪問。

?轉(zhuǎn)自https://www.cnblogs.com/lmy5215006/p/18916344