hakmem/docs/analysis/PHASE44_CACHE_MISS_AND_WRITEBACK_PROFILE_INSTRUCTIONS.md

Phase 44 — Cache-miss / writeback profiling（次の芯を “測ってから” 決める）

Phase 42 の結論: gate は打ち止め（Top50 圏外）。
Phase 43 の結論: header write を branch で削るのは負け筋（straight-line が強い）。

次は “どこで stall しているか” を定量化してから攻める。

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目的

FAST build（make perf_fast）の Mixed で、

• tiny_region_id_write_header（alloc）
• unified_cache_push / tiny_c7_ultra_free（free）
  が L1/L2/LLC/DTLB/ストアバッファのどれで詰まっているかを特定する。

この Phase は 計測のみ（コード変更ゼロ）でOK。

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Step 0: 固定条件

• バイナリ: ./bench_random_mixed_hakmem_minimal
• 条件: ITERS=200000000 WS=400（短すぎるとノイズが増える）
• clean env: scripts/run_mixed_10_cleanenv.sh は A/B 用。ここでは単発 perf 用に直接叩いてよい。

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Step 1: perf stat（メモリ系カウンタ）

例（環境によってイベント名が違うので、まずは一般的なものを試す）:

perf stat -e \
cycles,instructions,branches,branch-misses, \
cache-references,cache-misses, \
L1-dcache-loads,L1-dcache-load-misses, \
LLC-loads,LLC-load-misses, \
dTLB-loads,dTLB-load-misses, \
iTLB-loads,iTLB-load-misses \
-- ./bench_random_mixed_hakmem_minimal 200000000 400 1

記録するもの（最低限）:

• IPC（instructions / cycles）
• cache-misses / cache-references
• L1-dcache-load-misses
• LLC-load-misses
• dTLB-load-misses / iTLB-load-misses

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Step 2: perf record（どの関数が miss を起こしているか）

perf record -F 99 -g -- ./bench_random_mixed_hakmem_minimal 200000000 400 1
perf report --no-children | head -120

可能なら（環境が許す場合）:

perf record -e cache-misses -F 99 -g -- ./bench_random_mixed_hakmem_minimal 200000000 400 1
perf report --no-children | head -120

目的:

• “時間が掛かっている関数” と “cache-miss を出している関数” が一致しているか確認。

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Step 3: 次の Phase を決める（分岐）

Case A: tiny_region_id_write_header が store-bound

兆候:

• cache-miss は少ないのに IPC が低い
• perf record で header write が支配的

次:

• Phase 45: “branch を増やさずに store を減らす”案だけ検討（例: まとめ書き、別境界への移動）

Case B: unified_cache_push / tiny_c7_ultra_free が miss-bound

兆候:

• L1/LLC/DTLB miss が支配的
• cache-misses のホットが free 側に寄る

次:

• Phase 45: prefetch / データ配置（struct packing / align）を検討

Case C: iTLB/i-cache が支配的

兆候:

• iTLB-load-misses が相対的に多い

次:

• “削除”ではなく hot text の clustering（ただし Phase 18 v1 の section-splitting は禁止）

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ログ

• docs/analysis/PHASE44_CACHE_MISS_AND_WRITEBACK_PROFILE_RESULTS.md を作り、
  • perf stat（数値）
  • perf report Top（時間と miss の Top）
  • 判定（Case A/B/C） を書いて次の Phase を確定する。