言語のしくみ その５

　言語設計者はCPUの内部構造まで意識しないといけないとか、大変ですね...。(>_<)

2-6 キャッシュとシンボル

キャッシュの有効活用

　どれだけ効率的にキャッシュを利用できるかで、CPUの性能は５０倍程度は異なる。

　コア間で共有するキャッシュ上のデータの書き換えが発生すると、メモリ上のデータにも書き戻しが発生し、さらにコア毎に固有のL1$の無効化と再読み込みが発生する。いかにキャッシュを効率的に利用するかは難しい*1。

　Streemに関して言えば、なるべく同一パイプラインのタスクは同一コア（同一スレッド）上に割り当てるのが、最も高速になる。

• CPU：１クロック
• L1$：４クロック（コア毎に独立）
• L2$：１０クロック（複数コア間で共有）
• L3$：４０〜１００クロック（複数コア間で共有）
• mem：２００クロック
• HDD：２０００万クロック

シンボルの扱い

Rubyには「シンボル」というデータ型が存在し、変数名や識別子などを表す型で名前をもつ。シンボルと文字列の違いは以下の通り：

• 同じ名前をもつシンボルは１つしかない（⇄同じ名前をもつ文字列は複数存在する）
• シンボルは内容が変更できない（⇄文字列は変更できる）
• 上記の理由で一致判定が高速

Rubyではこの比較の高速性を利用して、メソッド名・変数名の指定やキーワード引数、マップのキーなどにシンボルを用いている。

*1:「コンピュータサイエンスにおける難題は２つ。キャッシュの無効化と名前付けだ」という格言があるらしい。確かにプログラム中に適切な変数名をつけるのはすごく難しい。