性能缓存事件是什么意思？

Question

我试图弄清楚为什么修改后的 C 程序运行得比其未修改的对应部分更快（我添加了很少的代码行来执行一些额外的工作）。 在这种情况下，我怀疑“缓存效果”是主要的解释（指令缓存）。 因此，我使用了perf (https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page) 分析工具，但不幸的是，我无法理解其关于缓存未命中的输出的含义。

提供了几个关于缓存的事件：

  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]

我在哪里可以找到关于这些字段的解释？ cache-misses 事件总是比其他事件小。 这个事件衡量什么？

在以下示例中，如何解释 ls 的 26,760 个 L1-icache-load-misses 与 5,708 个缓存未命中？

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

Answer 1

一些答案：

• L1是一级缓存，最小最快。 另一方面， LLC指的是缓存层次结构的最后一级，因此表示最大但最慢的缓存。
• i与d将指令缓存与数据缓存区分开来。 这样只拆分L1，其他缓存在数据和指令之间共享。
• TLB指的是转换后备缓冲区，这是将虚拟地址映射到物理地址时使用的缓存。
• 不同的 TLB 计数器取决于命名地址是指指令还是某些数据。
• 对于所有数据访问，根据给定的内存位置是被读取、写入还是预取（即在稍后的某个时间检索读取）而保留不同的计数器。
• 未命中的数量表示给定的数据项多久被访问，但在高速缓存中不存在。

Answer 2

您似乎认为cache-misses事件是所有其他类型的缓存未命中（ L1-dcache-load-misses等）的总和。 这实际上不是真的。

cache-misses事件表示任何缓存都无法提供的内存访问次数。

我承认 perf 的文档并不是最好的。

但是，您可以通过阅读 perf_event_open() 函数的文档（假设您已经很好地了解 CPU 和性能监控单元的工作原理，这显然不是计算机体系结构课程）来了解很多关于它的信息：

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

例如，通过阅读它可以看到 perf list 显示的cache-misses事件对应于PERF_COUNT_HW_CACHE_MISSES

Answer 3

根据perf 教程，性能监控单元 (PMU) 事件或硬件事件是指那些可以直接映射到 CPU 供应商的 CPU 特定事件的事件。 但是硬件缓存事件是指perf提供的一些硬件事件名字，可能映射到 CPU 提供的实际事件。 对于perf的缓存事件perf list cache在 Linux 终端中使用perf list cache 。