Quali <4 GB carichi di lavoro avrebbero prestazioni peggiori nell'ABI x32 di Linux rispetto a x64?

Question

Esiste un valore relativamente uguale a new Linux ABI referred to as x32, in cui il processore x86-64 viene eseguito in modalità a 32 bit, quindi i puntatori sono ancora solo a 32 bit, ma i registri specifici dell'architettura a 64 bit vengono ancora utilizzati. Quindi sei ancora limitato a un massimo di 4 GB di memoria come nel normale 32-bit, ma i tuoi puntatori consumano meno spazio nella cache rispetto a 64-bit, puoi fare aritmetica a 64 bit in modo efficiente e ottieni accesso a più registri (16) di quanto faresti in vaniglia a 32 bit (8).

Supponendo che si abbia un carico di lavoro che si adatta perfettamente a 4 GB, c'è un modo in cui le prestazioni di x32 potrebbero essere peggiori rispetto a x86-64?

Mi sembra che se non si necessita dello spazio di memoria aggiuntivo non si perde nulla, si dovrebbe sempre ottenere lo stesso perfetto (quando si è già inseriti nella cache) o migliore (quando il risparmio di spazio del puntatore consente di adattarsi più nella cache). Ma non mi sorprenderebbe se ci fossero paging/TLB/etc. dettagli che non conosco.

Answer 1

Certamente se si dispone di un programma con multithreading, il fatto che le strutture di dati siano più piccole su x32 potrebbe causare il conflitto di righe della cache tra i thread: oggetti diversi potrebbero essere allocati sulla stessa riga della cache in modalità x32 e diverse linee della cache in modalità x86_64 . Se due thread modificano questi oggetti in modo indipendente, il ping-ping della cache potrebbe rallentare gravemente il codice x32. Ovviamente, questo tipo di effetto cache potrebbe accadere indipendentemente dalle dimensioni del puntatore, ma se il codice è stato ottimizzato assumendo i puntatori a 64 bit, andare a puntatori a 32 bit potrebbe de-sintonizzare le cose.

Answer 2

In X32 il processore è attualmente in esecuzione in "modalità lunga", la stessa modalità di x86_64. Cioè, gli indirizzi visti dal processore quando si effettua l'indirizzamento sono ancora a 64 bit, tuttavia l'XI ABI assicura che tutti gli indirizzi siano abbastanza piccoli da adattarsi a 32 bit. Come risultato, in alcuni casi si verifica un leggero sovraccarico quando i puntatori devono essere estesi da 32 a 64 bit.

Inoltre, richiede le librerie x86/x86-64/x32 nella RAM, che suppongo sia ciò che uno finirà con in pratica (a meno che tu non stia parlando di un sistema embedded o altro strettamente controllato piuttosto che un computer di uso generale), potrebbe consumare alcuni dei vantaggi di X32.