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Cache命中率提升的代码布局方法

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · 课程结构 · Cache命中率的重要性及提升空间
课程导入学习目标
02
计算机存储层次
寄存器 · Cache · 主存
计算机存储层次寄存器
03
Cache基本原理
Cache的组织方式（直接映射 · 组相联 · 全相联）
Cache基本原理
04
Cache命中率的影响因素
时间局部性 · 空间局部性 · 程序访问模式
Cache率的影响因素
05
代码布局的核心思想
通过调整代码在内存中的排列顺序来优化…
代码布局的核心思…通过调整代码
06
指令Cache与数据Cache的区别
分别针对代码和数据的布局策略差异
Cache指令
07
函数布局优化
将频繁调用的函数放在同一Cache行… · 减少指令Cache缺失
函数布局优化Cache
08
热冷代码分离
将高频执行的热代码与冷代码分离 · 避免冷代码污染热代码的Cache行
热冷代码分离将高频执行的热代…
09
循环展开与Cache
循环展开对指令Cache的影响 · 如何平衡代码膨胀与命中率
Cache循环展开
10
分支布局优化
通过调整分支目标的位置 · 提高分支预测和指令Cache的利用率
分支布局优化通过调整分支目标…
11
函数内联与Cache
内联对指令Cache的影响 · 何时内联有利 · 何时应避免
Cache函数内联
12
数据布局基础
结构体字段重排 · 数组遍历顺序对数据Cache命中率的…
数据布局基础结构体字段重排
13
数组填充与对齐
通过填充和内存对齐减少Cache冲突…
数组填充对齐
14
分块技术（Blocking）
将大数组分块处理 · 提高数据Cache的时间局部性
Blocking分块技术
15
循环交换与Cache
调整循环嵌套顺序 · 使数据访问模式更符合Cache行
Cache循环交换
16
结构体拆分与合并
将频繁一起访问的字段合并 · 将冷热字段分离
结构体拆分合并
17
指针追逐与Cache
链表 · 树等指针结构对Cache命中率的影响…
Cache指针追逐
18
预取技术
软件预取和硬件预取的基本原理及在代码…
预取技术软件预取
19
编译优化选项
-O2 · -O3 · -funroll-loops等编译选…
编译优化选项O2
20
Profile-Guided Optimization (PGO)
利用运行时profile信息指导代码…
Profile-Guid…Optimization
21
链接器布局控制
通过链接脚本或工具（如--funct…
链接器布局控制funct
22
二进制重排工具
使用BOLT · PltHook等工具对已编译二进制进…
二进制重排工具BOLT
23
案例实战
矩阵乘法优化——通过分块和循环交换提…
案例实战矩阵乘法优化
24
案例实战
哈希表设计——通过开放寻址和键值紧凑…
案例实战哈希表设计
25
案例实战
数据库索引遍历——优化B+树节点布局…
案例实战B+
26
常见问题
过度优化导致代码膨胀 · 可读性下降 · 如何权衡
常见问题过度优化导致代码…
27
常见问题
多线程环境下的Cache伪共享问题及…
常见问题Cache
28
性能分析工具
使用perf · Valgrind · Cachegrind等工具定位Cac…
性能分析工具perf
29
综合提升
结合多种布局策略 · 设计一个高Cache命中率的完整模块
综合提升结合多种布局策略
30
课程总结
回顾核心方法 · 最佳实践 · 未来趋势（如硬件预取
课程总结回顾核心方法