Ориентированный на данные дизайн

В вычислительной технике проектирование , ориентированное на данные, — это подход к оптимизации программ, основанный на эффективном использовании кэша ЦП , часто используемый при разработке видеоигр . ^{[ 1 ]} Подход заключается в том, чтобы сосредоточиться на расположении данных, разделении и сортировке полей в зависимости от того, когда они необходимы, а также подумать о преобразовании данных. Среди сторонников - Майк Эктон, ^{[ 2 ]} Скотт Мейерс , ^{[ 3 ]} и Джонатан Блоу .

Параллельный массив (или структура массивов ) является основным примером проектирования, ориентированного на данные. Он контрастирует с набором структур, типичных для объектно-ориентированных проектов.

Определение дата-ориентированного проектирования как парадигмы программирования может показаться спорным, поскольку многие считают, что его можно использовать бок о бок с другой парадигмой. ^{[ 4 ]} но из-за акцента на размещении данных он также несовместим с большинством других парадигм. ^{[ 1 ]}

Мотивы

Эти методы стали особенно популярными в середине-конце 2000-х годов во время седьмого поколения игровых консолей , включая IBM PowerPC на базе консоли PlayStation 3 (PS3) и Xbox 360 . Исторически сложилось так, что игровые консоли часто имеют относительно слабые центральные процессоры (ЦП) по сравнению с лучшими аналогами настольных компьютеров. Это выбор конструкции, позволяющий выделить больше мощности и транзисторного ресурса графическим процессорам (GPU). Например, процессоры 7-го поколения не производились с современными процессорами исполнения вне порядка , а вместо этого использовали процессоры с выдержкой порядка с высокими тактовыми частотами и глубокими конвейерами . Кроме того, в большинстве типов вычислительных систем основная память расположена на расстоянии сотен тактов от процессорных элементов . Кроме того, поскольку процессоры стали быстрее наряду со значительным увеличением объема основной памяти, происходит массовое потребление данных, что увеличивает вероятность промахов кэша в общей шине , иначе называемой узким местом фон Неймана. . Следовательно, локальные эталонные для контроля производительности использовались методы, что требовало улучшения шаблонов доступа к памяти для устранения узких мест. Некоторые программные проблемы были аналогичны тем, которые наблюдались на Itanium , и требовали развертывания цикла для предварительного планирования.

Контраст с ориентацией объекта

Утверждается, что традиционные объектно-ориентированного программирования (ООП) приводят к плохой локальности данных, принципы ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} тем более, если полиморфизм времени выполнения ( динамическая диспетчеризация ) (что особенно проблематично на некоторых процессорах). используется ^{[ 7 ]}^{[ 1 ]} Хотя ООП, кажется, «организует код вокруг данных», на самом деле оно организует исходный код вокруг типов данных , а не физически группирует отдельные поля и массивы в эффективном формате для доступа к ним определенных функций. Более того, он часто скрывает детали макета под слоями абстракции , а программист, ориентированный на данные, хочет учитывать это в первую очередь.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Ллопис, Ноэль (4 декабря 2009 г.). «Информационно-ориентированный дизайн» . Data-Oriented Design (или почему вы можете выстрелить себе в ногу с помощью ООП) . Проверено 17 апреля 2020 г.
^ «CppCon 2014: Майк Эктон «Data-Oriented Design и C++» » . Ютуб .
^ «code::dive Conference 2014 — Скотт Мейерс: Кэш процессора и почему вас это волнует» . Ютуб .
^ Ричард Фабиан (8 октября 2018 г.). «Информационно-ориентированный дизайн» . www.dataorienteddesign.com . Проверено 20 декабря 2023 г.
^ «КОНФЕРЕНЦИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТЧИКОВ INTEL ® HPC ПОЛУЧИТЕ ВАШЕ ПОНИМАНИЕ. ПОВЫШИТЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЕКТОРИЗАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШАБЛОНА РАЗМЕЩЕНИЯ ДАННЫХ INTEL SIMD (INTEL SDLT)» (PDF) .
^ Хольгер Хоманн; Франсуа Лаэнен (2018). «SoAx: универсальная структура массивов C++ для обработки частиц в кодах HPC». Компьютерная физика. Коммуникации . 224 : 325–332. arXiv : 1710.03462 . Бибкод : 2018CoPhC.224..325H . дои : 10.1016/j.cpc.2017.11.015 . S2CID 2878169 .
^ «Что плохого в объектно-ориентированном проектировании? Какой в нем вред?» . описывает проблемы с вызовами виртуальных функций, например, промахи i-cache

[Llopis-1] Jump up to: ^а ^б ^с Ллопис, Ноэль (4 декабря 2009 г.). «Информационно-ориентированный дизайн» . Data-Oriented Design (или почему вы можете выстрелить себе в ногу с помощью ООП) . Проверено 17 апреля 2020 г.

[2] «CppCon 2014: Майк Эктон «Data-Oriented Design и C++» » . Ютуб .

[3] «code::dive Conference 2014 — Скотт Мейерс: Кэш процессора и почему вас это волнует» . Ютуб .

[4] Ричард Фабиан (8 октября 2018 г.). «Информационно-ориентированный дизайн» . www.dataorienteddesign.com . Проверено 20 декабря 2023 г.

[5] «КОНФЕРЕНЦИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТЧИКОВ INTEL ® HPC ПОЛУЧИТЕ ВАШЕ ПОНИМАНИЕ. ПОВЫШИТЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЕКТОРИЗАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШАБЛОНА РАЗМЕЩЕНИЯ ДАННЫХ INTEL SIMD (INTEL SDLT)» (PDF) .

[6] Хольгер Хоманн; Франсуа Лаэнен (2018). «SoAx: универсальная структура массивов C++ для обработки частиц в кодах HPC». Компьютерная физика. Коммуникации . 224 : 325–332. arXiv : 1710.03462 . Бибкод : 2018CoPhC.224..325H . дои : 10.1016/j.cpc.2017.11.015 . S2CID 2878169 .

[7] «Что плохого в объектно-ориентированном проектировании? Какой в нем вред?» . описывает проблемы с вызовами виртуальных функций, например, промахи i-cache

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]