コンパイラーは、配列への交互アクセスを検出してメモリーにインターリーブできますか？

配列が別の方法でアクセスされるループを最適化するコンパイラを設計することは可能ですか？たとえば、次のようになります。

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

通常のシーケンシャルアレイ装置と、a[i]及びb[i]互いに離れメモリであってもよいです。したがって、優れたコンパイラ最適化はそれを検出しa[i]、b[i]常に「同時に」アクセスされることを検出し、インターリーブされた配列を格納します。a[0] b[0] a[1] b[1] ...つまり、1つのメモリアクセスでa[i]との両方を取得できますb[i]。

説明に一致するいくつかの作業が行われました。例えば：

• マルチバンクメモリのエネルギーを削減するためのコンパイラー指向アレイインターリービング。Delaluz、V. 2002による設計自動化会議。ASP-DAC2002の議事録。第7回アジアおよび南太平洋およびVLSI設計に関する第15回国際会議。議事録。

このような最適化について説明します。

この場合の短い答えは、通常、メモリレベルの並列処理は、このようなループで複数の個別のメモリブロックをカバーするのに十分であるということです。単一のストリームにインターリーブすると、実際にはプロセスが遅くなります。多くのキャッシュおよび外部メモリアルゴリズムは、このようなある程度の並列処理を想定しています。

より長く、より理論的な答えは、キャッシングはプログラム実行の多くの側面のようなものであり、簡単に見えますが、一般的に予測するのは難しいことが証明されています。たとえば、キャッシュブロックは、特定のプロセスが停止した場合にのみフェッチする必要があるかもしれません。それを予測できるコンパイラは控えめに言っても面白いでしょう。

既知のアクセスシーケンスを最適化する（それらを予測する必要がない）より単純なケースは、それ自体NP困難です。

特に、メモリアクセスのシーケンスが与えられ、このシーケンスのキャッシュミスの数を最小限に抑えるために、データをメモリに配置する必要があるとします。P≠NPの場合、非常に自由度の高い近似比まで最適解を効率的に近似できないことを示します。

PetrankとRawitz、キャッシュを意識したデータ配置の難しさ

あなたの例は完全ではなく、配列はどこにも宣言されておらず、どこにも初期化されていません。

一般的なプログラミングコンテキストでは、この種の最適化は「価値があるよりも厄介なこと」になると思います。ほとんどの配列は複数の場所からアクセスされるため、コンパイラは多くの場合、どの場所が最も重要であるかを推測する必要があります。また、多くの配列はコンパイル単位の境界を関数へのパラメーターまたはグローバル変数として渡すため、この方法で変更することはできません。最後に、デバッグ情報がより複雑になります。