Как я могу отличить высокопроизводительные и низкопроизводительные ядра/потоки в C++?

Как отличить высокопроизводительные и низкопроизводительные ядра/потоки в C++?

Пожалуйста, поймите, что поток — это абстракция аппаратных возможностей и что что-то вне вашего контроля (ОС, планировщик ядра) отвечает за создание и управление этой абстракцией. Подсказки по важности и производительности являются частью этой абстракции (обычно представляются в виде приоритета потока).

Любая попытка нарушить абстракцию потока (например, определить, является ли ядро ​​низкопроизводительным или высокопроизводительным ядром) ошибочна. Например. ОС может изменить ваш поток на низкопроизводительное ядро ​​сразу после того, как вы обнаружите, что работаете на высокопроизводительном ядре, что заставит вас предположить, что вы используете высокопроизводительное ядро, когда это не так.

Даже привязка вашего потока к конкретному ядру (в надежде, что он всегда будет использовать высокопроизводительное ядро) может/будет иметь неприятные последствия (заставит вас выполнить меньше работы, потому что вы помешали себе использовать более быстрое, чем ничего низкое). -ядро производительности, когда высокопроизводительные ядра заняты выполнением другой работы).

Самая большая проблема заключается в том, что C++ создает худшую абстракцию (std::thread) поверх вероятно лучшей абстракции, предоставляемой ОС. В частности, невозможно установить, изменить или получить приоритет потока с помощью std::thread; поэтому вы остаетесь без какого-либо контроля над подсказками производительности, которые необходимы (для ОС, планировщика) для принятия правильных решений по управлению нагрузкой, производительностью и питанием.

Говоря о многопоточности, часто кажется, что потоки рассматриваются как равные.

Часто люди думают, что мы все еще используем системы с разделением времени 1960-х годов. Хватит слушать этих дураков. Современные системы не позволяют тратить процессорное время на неважную работу, пока более важная работа находится в ожидании. Эффективное использование приоритетов потоков является фундаментальным требованием к производительности. Все остальное (нагрузка, производительность и решения по управлению питанием) по необходимости находится вне вашего контроля (на другой стороне используемой вами абстракции потоков). .

Есть ли способ запросить свойства std::thread и указать, на каких ядрах они будут работать в C++?

Нет. Для этого в C++ нет стандартного API.

API-интерфейсы для конкретных платформ имеют возможность указывать конкретное логическое ядро ​​(или набор таких ядер) для программного потока. Например, в GNU есть pthread_setaffinity_np.

Обратите внимание, что это позволяет вам указать ядро ​​​​1 для вашего потока, но это не обязательно поможет получить ядро ​​​​производительности, если вы не знаете, какое это ядро. Чтобы понять это, вам может потребоваться перейти на уровень ниже уровня ОС и перейти к программированию сборки для конкретного процессора. Насколько я понимаю, в случае с Intel вы должны использовать расширенный интерфейс аппаратной обратной связи.

Нет, в стандартной библиотеке C++ нет прямого способа запросить подтип ЦП или указать, что вы хотите, чтобы поток выполнялся на определенном ЦП.

Но std::thread (и jthread) имеет .native_handle(), что на большинстве платформ будет позволь тебе сделать это.

Если вы знаете реализацию библиотеки потоков для вашего std::thread, вы можете использовать native_handle() для доступа к базовым примитивам, а затем использовать базовую библиотеку потоков для выполнения такой низкоуровневой работы.

Конечно, это будет полностью непереносимо.

iPhone, iPad и более новые Mac имеют высокопроизводительные и низкопроизводительные ядра по определенной причине. Ядра с низкой производительностью позволяют выполнять разумный объем работы, используя минимально возможное количество энергии, что увеличивает срок службы батареи устройства. Эти дополнительные ядра нужны не только для развлечения; если вы попытаетесь обойти их, вы можете получить гораздо худший опыт для пользователя.

Если вы используете стандартную библиотеку C++ для запуска нескольких потоков, операционная система обнаружит, что вы делаете, и будет действовать соответствующим образом. Если ваша задача занимает всего 10 мс на высокопроизводительном ядре, она будет перемещена на низкопроизводительное ядро; это достаточно быстро и экономит заряд батареи. Если у вас есть несколько потоков, использующих 100% процессорного времени, высокопроизводительные ядра будут использоваться автоматически (а также низкопроизводительные ядра). Если батарея разряжается, устройство может переключиться на все ядра с низкой производительностью, которые будут выполнять больше работы за счет имеющегося у вас заряда батареи.

Вы должны серьезно подумать о том, что вы хотите сделать. Вы должны ставить потребности пользователя выше своих предполагаемых потребностей. Кроме того, Apple рекомендует назначать вашим потокам приоритеты для конкретной ОС, что улучшает поведение, если вы все делаете правильно. Предоставление потоку наивысшего приоритета, чтобы вы могли получить лучшие результаты тестов, обычно не делает этого правильно.

Вы не можете выбрать ядро, на котором будет физически запланирован запуск потока, используя std::thread. Подробнее см. здесь. Я бы предложил использовать такую ​​структуру, как OpenMP, MPI, или вам придется копаться в родных API Mac OS, чтобы выберите ядро, на котором будет выполняться ваш поток.