サイエンティフィック・システム研究会マルチコアクラスタ性能WG資料４．２キャッシュミス数／ミス率のデータの見方や使い方について富士通株式会社内藤俊也 Copyright 2013 FUJITSU LIMITED 目次キャッシュ／メモリとはキャッシュのヒット／ミスとは PA情報に出てくるミス数／ミス率とはミス率の理論値データの使い方 1 Copyright 2013 FUJITSU LIMITED キャッシュ／メモリとはキャッシュとは、CPUとメモリの間にある記憶装置です。演算器から距離が近いほどアクセス時間が短いです。メモリへのアクセスが一番時間が掛かります。 CPU 演算器近小容量 1次キャッシュ演算器からの距離中容量 2次キャッシュ遠メモリ大容量 2 Copyright 2013 FUJITSU LIMITED キャッシュのヒット／ミスとはキャッシュにデータが無い場合キャッシュにデータがある場合 1次2次キャッシュにデータが無いため、メモリにデータを探しに行きます。メモリは演算器から遠いので、アクセスに時間が掛かります。 1次キャッシュにデータがあるため、1 次キャッシュからデータを読むことが出来ます。演算器から近いので、データを短時間で読み込むことが出来ます。 CPU CPU 演算器ヒット A 演算器ミス（L1$dmミス） 1次キャッシュにデータが無いため、 2次キャッシュを検索 1次キャッシュミス（L2$dmミス） 2次キャッシュにデータが無いため、メモリを検索 2次キャッシュヒットメモリ 3 A A 1次キャッシュ A 2次キャッシュメモリ Copyright 2013 FUJITSU LIMITED PA情報のミス数とミス率（１次データキャッシュ） PA情報（１次データキャッシュ） L1Dミス数１次データキャッシュミス数です。ミスには以下の３パターンあります。 • ロード・ストア命令（3ページの例） • ハードウェアプリフェッチ • ソフトウェアプリフェッチ命令 L1Dミス率 (/ロード・ストア数) ロード・ストア数に対する１次データキャッシュミスの割合(％) • L1Dミスdm率 (/L1Dミス数) １次データキャッシュミス数に対する、ロード・ストア命令による１次データキャッシュミスの割合(％) • L1Dミスhwpf率 (/L1Dミス数) １次データキャッシュミス数に対するハードウェアプリフェッチによる１次データキャッシュミスの割合(％) • L1Dミスswpf率 (/L1Dミス数) １次データキャッシュミス数に対するソフトウェアプリフェッチ命令による１次データキャッシュミスの割合(％) 4 Copyright 2013 FUJITSU LIMITED PA情報のミス数とミス率（２次キャッシュ） PA情報（２次キャッシュ） L2ミス数２次キャッシュミス数です。ミスには以下の２パターンあります。 • ロード・ストア命令（3ページの例） • プリフェッチ L2ミス率 (/ロード・ストア数) ロード・ストア数に対する２次キャッシュミスの割合(％) • L2ミスdm率 (/L2ミス数) ２次キャッシュミス数に対するロード・ストア命令による２次キャッシュミスの割合(％) • L2ミスpf率 (/L2ミス数) ２次キャッシュミス数に対するプリフェッチによる２次キャッシュミスの割合(％) ２次キャッシュの場合は、ハードプリフェッチとソフトウェアプリフェッチ命令の区別は出来ません。 5 Copyright 2013 FUJITSU LIMITED 連続アクセスの場合のミス率の理論値連続アクセスの場合の１次データキャッシュのミス率の理論値単精度：3.125%(32回に1度ミスをする) 倍精度：6.250%(16回に1度ミスをする) 連続アクセスの場合の２次キャッシュのミス率の理論値 (１次データキャッシュと同じ) 単精度：3.125%(32回に1度ミスをする) 倍精度：6.250%(16回に1度ミスをする) １次データキャッシュと２次キャッシュ共に、１ラインは１２８バイトです。ミス単精度の場合の例 A(1) A(2) A(3) A(4) A(5) A(6) A(7) A(8) A(9) ヒット A(10) A(11) A(12) A(13) A(14) ・・・ A(32) A(33) A(34) A(35) A(36) A(37) A(38) A(39) A(40) A(41) A(42) A(43) A(44) A(45) A(46) ・・・ A(64) 倍精度の場合の例 A(1) A(2) A(3) A(4) A(5) A(6) A(7) A(8) A(9) A(10) A(11) A(12) A(13) A(14) A(15) A(16) A(17) A(18) A(19) A(20) A(21) A(22) A(23) A(24) A(25) A(26) A(27) A(28) A(29) A(30) A(31) A(32) 6 Copyright 2013 FUJITSU LIMITED キャッシュミス数/ミス率のデータの使い方 PA情報のミス数とミス率のデータの使い方は、チューニングチュートリアルを参考にして下さい。 7 Copyright 2013 FUJITSU LIMITED