Các trình biên dịch có thể phát hiện các truy cập xen kẽ vào các mảng và xen kẽ chúng trong bộ nhớ không?

Có thể thiết kế một trình biên dịch tối ưu hóa một vòng lặp trong đó các mảng được truy cập theo cách khác không? Ví dụ như thế này:

// int[] a,b
int sum = 0;
for(int i = 0; i < n; i++)
{
  sum += a[i] + b[i];
}

Với lưu trữ mảng tuần tự thông thường, a[i]và b[i]có thể cách xa nhau trong bộ nhớ. Do đó, tôi nghĩ rằng tối ưu hóa trình biên dịch tốt sẽ phát hiện ra điều đó a[i]và b[i]luôn truy cập cùng lúc và lưu trữ các mảng xen kẽ, a[0] b[0] a[1] b[1] ...để một truy cập bộ nhớ có thể truy xuất cả hai a[i]và b[i].

Một số công việc đã được thực hiện phù hợp với mô tả của bạn. Ví dụ:

• Mảng định hướng trình biên dịch xen kẽ để giảm năng lượng trong bộ nhớ đa ngân hàng. bởi Delaluz, V. Hội nghị tự động hóa thiết kế, 2002. Kỷ yếu của ASP-DAC 2002. Châu Á và Nam Thái Bình Dương lần thứ 7 và Hội nghị quốc tế lần thứ 15 về Thiết kế VLSI. Kỷ yếu.

mô tả một tối ưu hóa như vậy.

Câu trả lời ngắn trong trường hợp này là Song song mức bộ nhớ thường đủ để bao gồm nhiều khối bộ nhớ riêng biệt trong một vòng lặp như thế này; xen kẽ vào một luồng duy nhất sẽ thực sự làm chậm quá trình. Nhiều thuật toán bộ nhớ đệm và bộ nhớ ngoài giả định một số mức độ song song như thế này.

Câu trả lời dài hơn, mang tính lý thuyết hơn là bộ nhớ đệm giống như một số khía cạnh của việc thực hiện chương trình có vẻ dễ dàng nhưng chứng tỏ là khó dự đoán nói chung. Chẳng hạn, một khối bộ đệm có thể chỉ cần được tìm nạp nếu một tiến trình đã cho dừng lại; một trình biên dịch có thể dự đoán rằng sẽ rất thú vị để nói rằng ít nhất.

Trường hợp đơn giản hơn để tối ưu hóa một chuỗi truy cập đã biết (không cần dự đoán chúng) là NP-hard:

Cụ thể, giả sử một người được cấp một chuỗi truy cập bộ nhớ và người ta phải đặt dữ liệu vào bộ nhớ để giảm thiểu số lần bỏ lỡ bộ nhớ cache cho chuỗi này. Chúng tôi chỉ ra rằng nếu P ≠ NP, thì người ta không thể ước chừng một cách hiệu quả giải pháp tối ưu thậm chí lên đến tỷ lệ xấp xỉ rất tự do.

Petrank và Rawitz, Độ cứng của vị trí dữ liệu có ý thức bộ đệm

Ví dụ của bạn không đầy đủ, các mảng không được khai báo ở bất cứ đâu và chúng cũng không được khởi tạo ở bất cứ đâu.

Tôi nghi ngờ trong bối cảnh lập trình chung, loại tối ưu hóa này sẽ "rắc rối hơn giá trị của nó". Hầu hết các mảng được truy cập từ nhiều nơi, do đó, một trình biên dịch thường phải đoán nơi nào là quan trọng nhất. Ngoài ra, nhiều mảng sẽ không thể được sửa đổi theo cách này bởi vì chúng vượt qua các giới hạn đơn vị biên dịch hoặc là tham số cho các hàm hoặc như các biến toàn cục. Cuối cùng nó sẽ làm cho thông tin gỡ lỗi phức tạp hơn.