测算L2缓存吞吐量的破译作业

Question

我注意到过去几天我的一些同学实际上已经尝试在 StackOverflow 上就同一作业提出问题，所以我将无耻地复制粘贴（仅）一个已删除问题的上下文（但仍然缓存在谷歌上，没有答案）以节省时间。我为此提前道歉。

上下文
我正在尝试编写一个 C 程序来测量我系统的 L2 缓存的数据吞吐量（MBytes/sec）。为了进行测量，我必须编写一个程序，将数组 A 复制到数组 B，重复多次，然后测量吞吐量。

至少考虑两种情况：

• 这两个字段都适合 L2 缓存
• 数组大小明显大于二级缓存大小。

使用 string.h 中的 memcpy() 复制数组，用一些值初始化两个数组（例如使用 rand() 的随机数），并重复至少 100 次，否则看不到差异。

数组大小和重复次数应该是输入参数。其中一个数组大小应该是我的二级缓存大小的一半。

问题
因此，基于作业的背景，我很清楚我需要做什么，因为它几乎直截了当地告诉了我。问题是我们得到了一些模板代码来使用，而我在破译其中的一部分时遇到了麻烦。如果有人能帮助我弄清楚发生了什么，我将不胜感激。

代码是：

/* do not add other includes */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
#include <string.h>

double getTime(){
  struct timeval t;
  double sec, msec;

  while (gettimeofday(&t, NULL) != 0);
  sec = t.tv_sec;
  msec = t.tv_usec;

  sec = sec + msec/1000000.0;

  return sec;
}

/* for task 1 only */
void usage(void)
{
    fprintf(stderr, "bandwith [--no_iterations iterations] [--array_size size]\n");
    exit(1);
}

int main (int argc, char *argv[])
{
  double t1, t2; 

  /* variables for task 1 */
  unsigned int size = 1024;
  unsigned int N = 100; 
  unsigned int i;

  /* declare variables; examples, adjust for task */
  int *A;
  int *B;


  /* parameter parsing task 1 */
  for(i=1; i<(unsigned)argc; i++) {
    if (strcmp(argv[i], "--no_iterations") == 0) {
      i++;
      if (i < argc)
        sscanf(argv[i], "%u", &N);
      else
        usage();
    } else if (strcmp(argv[i], "--array_size") == 0) {
      i++;
      if (i < argc)
        sscanf(argv[i], "%u", &size);
      else
        usage();
    } else usage();
  }


  /* allocate memory for arrays; examples, adjust for task */
  A = malloc (size*size * sizeof (int));
  B = malloc (size*size * sizeof (int));



  /* initialise arrray elements */    




  t1 = getTime();

  /* code to be measured goes here */



  t2 = getTime();


  /* output; examples, adjust for task */
  printf("time: %6.2f secs\n",t2 - t1);

  /* free memory; examples, adjust for task */
  free(B);
  free(A);

  return 0;  
}

我的问题是：

• 使用方法的目的是什么？
• 参数传递部分应该做什么，因为据我所知，它总是会导致 usage() 并且不会在 sscanf 行中使用任何参数？
• 在这个分配中，我们打算以 KB 或 MB 记录数组大小，我知道 malloc 以字节为单位分配大小，size 变量值为 1024 将导致 1MB * sizeof(int)（我认为至少）。在这种情况下，我应该记录的数组大小是 1MB 还是 1MB * sizeof(int)？
• 如果参数传递工作正常并且我们传递参数来更改size 变量值，那么数组大小是否总是size 变量的平方？或者数组大小是否会被认为只是size 变量？使用 malloc size*size 而不是 size 似乎非常不直观，除非我对这一切都遗漏了一些东西。
• 我对测量吞吐量的理解是，我应该将数组大小乘以迭代次数，然后除以所用时间。我可以得到任何确认这是正确的吗？

这些是我理解这项任务的唯一障碍。任何帮助将不胜感激。

Answer 1

• 使用方法的目的是什么？

用法函数告诉您应该在命令行上将哪些参数传递给程序。

• 参数传递部分应该做什么，因为据我所知，它总是会导致 usage() 并且不会在 sscanf 行中使用任何参数？

当一个无效的参数被传递给程序时，它会导致调用usage()函数。

否则，它将 迭代次数 设置为变量 N 到参数 no_iterations 的值（默认值为 100），并设置 数组 到变量size 到参数array_size 的值（默认值1024）。

• 在这个分配中，我们打算以 KB 或 MB 记录数组大小，我知道 malloc 以字节为单位分配大小，大小变量值为 1024 将导致 1MB * sizeof(int)（我认为至少）。在这种情况下，我应该记录的数组大小是 1MB 还是 1MB * sizeof(int)？

如果您的大小应该是 1 MB，那么这可能就是应该的大小。

如果你想确保大小是数据类型大小的一个因素，那么你可以这样做：

if (size % sizeof(int) != 0)
{
    size = ((int)(size / sizeof(int))) * sizeof(int);
}

• 如果参数传递工作正常并且我们传递参数来更改大小变量值，那么数组大小是否总是大小变量的平方？或者数组大小是否会被认为只是大小变量？使用 malloc size*size 而不是 size 似乎非常不直观，除非我对这一切都遗漏了一些东西。

您可能只想分配size 字节。除非您应该使用矩阵，而不仅仅是数组。在这种情况下，它将是 size * size 字节。

• 我对测量吞吐量的理解是，我应该将数组大小乘以迭代次数，然后除以所用时间。我可以得到任何确认这是正确的吗？

我想是的。