Cacheprestaties

Cacheprestaties verwijzen naar de efficiëntie van cachegeheugen in computers en andere systemen. Een cache is een klein, snel geheugen dat veelgebruikte data bewaart zodat de processor deze sneller kan ophalen dan uit het hoofdgeheugen. De prestaties van een cache worden doorgaans gekenmerkt door cachehits en cachemisses, evenals de resulterende toegangstijden.

Belangrijke statistieken zijn onder meer het cachehitpercentage, het cachemisspercentage, de gemiddelde toegangstijd en de misspenalty (de extra tijd die nodig is bij een miss). Verder spelen factoren zoals de grootte van de cache, de associativiteit, de blokgrootte (de grootte van een cacheblok) en het vervangingsbeleid (bijv. LRU, LFU, Random) een rol. Het schrijfbeleid (write-through of write-back), write-allocate en prefetching beïnvloeden eveneens de prestaties.

Prestaties hangen sterk af van het accesspatroon: temporele en ruimtelijke lokalisatie, data-layout en opeenvolgende adressen. Verkeerde patronen kunnen leiden tot thrashing of coherentieproblemen op multicore-systemen, met hogere misspercentages en langere vertragingen.

Metingen en modellering worden gedaan met hardware-performance counters (bijv. perf, PAPI), cache-simulators en profiler-tools zoals Valgrind Cachegrind. Benchmarkprogramma's als SPEC CPU, PARSEC en andere workloads worden gebruikt om cacheprestaties onder verschillende toepassingen te evalueren.

Optimalisatie richt zich op het verbeteren van datalocaliteit: zorg voor contiguïteit en juiste uitlijning van data, gebruik looptiling of blocking, kies voor cachevriendelijke algoritmes en data-structuren, en geef prefetching hints waar mogelijk. Vermijd onnodige random-accesses en kies geschikte geheugenallocaties om de cacheprestaties te verbeteren.

Toepassingsgebieden omvatten CPU-cacheprestaties in systemen en caches op software- of netwerkniveau, zoals web- of databasecaches. In elk geval draait het om het maximaliseren van hits en het minimaliseren van latenties door caching op een verstandige manier toe te passen.