使用 GetLogicalProcessorInformation() 查询系统缓存信息的结果无效

Question

我编写了这个小程序来查询和显示有关我系统缓存信息的信息。

#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include <array>
#include <vector>

template<typename T>
auto msg = [](std::string_view label, T value, std::string descriptor = std::string()) {
    std::cout << label.data() << ": " << value << descriptor << '\n' ;
};

const static std::array<std::string_view, 4> CacheTypes{
    "Unified",
    "Instruction",
    "Data",
    "Trace"
};

void QueryCacheInformation() {
    DWORD bufferSize = 0;
    GetLogicalProcessorInformation(0, &bufferSize);
    std::vector<SYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION> buffer(bufferSize / sizeof(SYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION));
    GetLogicalProcessorInformation(buffer.data(), &bufferSize);

    auto getCacheType = [](_PROCESSOR_CACHE_TYPE type) {
        return std::string(CacheTypes[type]); 
    };
   
    auto showAll = [&](int i, std::vector<SYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION> &buff) {
        msg<DWORD>(std::string_view("CPU L" + std::to_string(i) + " cache type"), static_cast<int>(buff[i].Cache.Type), std::string(" " + getCacheType(buff[i].Cache.Type)) );
        msg<DWORD>(std::string_view("CPU L" + std::to_string(i) + " cache size"), buff[i].Cache.Size, " bytes");
        msg<DWORD>(std::string_view("CPU L" + std::to_string(i) + " cache line size"), buff[i].Cache.LineSize, " bytes");
        std::cout << '\n';
    };

    for (auto& info : buffer) {
        switch (info.Cache.Level) {
        case 0:
            break;
        case 1:           
        case 2:
        case 3:
            showAll(info.Cache.Level, buffer);
            break;
        default:
            std::cout << "System has no cache!\n";
        }
    }
}

int main() {
    QueryCacheInformation();    
    system("pause");
    return 0;
}

这是我运行这个程序时的输出：

CPU L1 cache type: 2 Data
CPU L1 cache size: 32768 bytes
CPU L1 cache line size: 64 bytes

CPU L1 cache type: 2 Data
CPU L1 cache size: 32768 bytes
CPU L1 cache line size: 64 bytes

CPU L1 cache type: 2 Data
CPU L1 cache size: 32768 bytes
CPU L1 cache line size: 64 bytes

CPU L1 cache type: 2 Data
CPU L1 cache size: 32768 bytes
CPU L1 cache line size: 64 bytes

CPU L2 cache type: 1 Instruction
CPU L2 cache size: 32768 bytes
CPU L2 cache line size: 64 bytes

CPU L1 cache type: 2 Data
CPU L1 cache size: 32768 bytes
CPU L1 cache line size: 64 bytes

CPU L1 cache type: 2 Data
CPU L1 cache size: 32768 bytes
CPU L1 cache line size: 64 bytes

CPU L1 cache type: 2 Data
CPU L1 cache size: 32768 bytes
CPU L1 cache line size: 64 bytes

CPU L1 cache type: 2 Data
CPU L1 cache size: 32768 bytes
CPU L1 cache line size: 64 bytes

CPU L2 cache type: 1 Instruction
CPU L2 cache size: 32768 bytes
CPU L2 cache line size: 64 bytes

Press any key to continue . . .

该程序似乎正在通过处理器节点进行查询，并检索有关其缓存的信息并显示结果。然而，我在我的 Intel(R) Core(TM)2 Quad CPU Q9650 上运行这个程序。我在 Windows 7 64b 上运行它，我正在使用 MS Visual Studio 2017 编译它，语言标志设置为 ISO C++ Latest Draft Standard (/std:c++latest)。

根据 CPU-World 的 datasheet 与我的特定处理器有关，这是它报告的关于我的系统架构及其缓存的内容：

Cache Level	Cache Properties
Level 1 cache size	4 x 32 KB 8-way set associative instruction caches
	4 x 32 KB 8-way set associative data caches
Level 2 cache size	2 x 6 MB 24-way set associative caches (each L2 cache is shared between 2 cores)

在页面下方，它有这些 CPU ID 表，其中包含有关其缓存的更多信息：

TLB/缓存详情：

• 64 字节预取
• 数据 TLB：4 KB 页面，4 路集关联，256 个条目
• 数据 TLB：4 MB 页面，4 路集关联，32 个条目
• 指令 TLB：2 MB 页面，4 路，8 个条目或 4M 页面，4 路，4 个条目
• 指令 TLB：4 KB 页面，4 路集关联，128 个条目
• L1 数据 TLB：4 KB 页，4 路集关联，16 个条目
• L1 数据 TLB：4 MB 页面，4 路集关联，16 个条目

---

Cache:	L1 Data	L1 Instruction	L2
Size:	4 x 32 KB	4 x 32 KB	2 x 6 MB
Associativity:	8-way set associative	8-way set associative	24-way set associative
Line Size:	64 bytes	64 bytes	64 bytes
Comments:	Direct-mapped	Direct-mapped	Non-inclusive Direct-Mapped 1 cache per 2 cores

根据数据表，这应该是我的 CPU 架构的框图。

但是，这与我的程序的打印结果不匹配。根据GetLogicalProcessorInformation() 保存的数据结构，它声称我的 CPU 有 8 个 L1 数据缓存和 2 个 L2 指令缓存，它们都具有相同的确切大小，但事实并非如此。现在至于线条大小，它们都是相同的，并且这些信息似乎是正确的。只是“类型”和一些“尺寸”不是。我的 CPU 总共应该有 128KB 的 L1 数据缓存、128KB 的 L1 指令缓存和 12MB 的 L2 缓存。我不确定我哪里出错了，为什么我没有得到匹配的值和类型......

我是否正确查询和提取信息？它是在 for 循环、switch 语句还是我正在使用的 lambda 中？还是我完全忽略的其他东西？

我是这个 API 的新手，所以任何和所有帮助、提示和建议都会很有用。

Answer 1

问题在于您的 lambda 和您传递给它的数据。当您应该从循环中传递 info 值时，您正在使用 i（缓存级别）访问 buff 的元素。

将 lambda 和调用站点更改为如下所示：

    auto showAll = [&](int i, SYSTEM_LOGICAL_PROCESSOR_INFORMATION &info) {
        msg<DWORD>(std::string_view("CPU L" + std::to_string(i) + " cache type"), static_cast<int>(info.Cache.Type), std::string(" " + getCacheType(info.Cache.Type)) );
        msg<DWORD>(std::string_view("CPU L" + std::to_string(i) + " cache size"), info.Cache.Size, " bytes");
        msg<DWORD>(std::string_view("CPU L" + std::to_string(i) + " cache line size"), info.Cache.LineSize, " bytes");
        std::cout << '\n';
    };
// ...
    showAll(info.Cache.Level, info);

（将 lambda 中的 buff[i] 替换为 info，并传入 info 而不是 buffer 向量）。