Напишите программу для получения размеров и уровней кэша процессора

Я хочу написать программу, чтобы получить размер кеша (L1, L2, L3). Я знаю общую идею этого.

• Выделить большой массив
• Каждый раз доступ к его части разного размера.

Итак, я написал небольшую программу. Здесь мой код:

#include <cstdio>
#include <time.h>
#include <sys/mman.h>

const int KB = 1024;
const int MB = 1024 * KB;
const int data_size = 32 * MB;
const int repeats = 64 * MB;
const int steps = 8 * MB;
const int times = 8;

long long clock_time() {
    struct timespec tp;
    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tp);
    return (long long)(tp.tv_nsec + (long long)tp.tv_sec * 1000000000ll);
}

int main() {
    // allocate memory and lock
    void* map = mmap(NULL, (size_t)data_size, PROT_READ | PROT_WRITE, 
                     MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE, 0, 0);
    if (map == MAP_FAILED) {
        return 0;
    }
    int* data = (int*)map;

    // write all to avoid paging on demand
    for (int i = 0;i< data_size / sizeof(int);i++) {
        data[i]++;
    }

    int steps[] = { 1*KB, 4*KB, 8*KB, 16*KB, 24 * KB, 32*KB, 64*KB, 128*KB, 
                    128*KB*2, 128*KB*3, 512*KB, 1 * MB, 2 * MB, 3 * MB, 4 * MB, 
                    5 * MB, 6 * MB, 7 * MB, 8 * MB, 9 * MB};
    for (int i = 0; i <= sizeof(steps) / sizeof(int) - 1; i++) {
        double totalTime = 0;    
        for (int k = 0; k < times; k++) {
            int size_mask = steps[i] / sizeof(int) - 1;
            long long start = clock_time();
            for (int j = 0; j < repeats; j++) {
                ++data[ (j * 16) & size_mask ];
            }
            long long end = clock_time();
            totalTime += (end - start) / 1000000000.0;
        }
        printf("%d time: %lf\n", steps[i] / KB, totalTime);
    }
    munmap(map, (size_t)data_size);
    return 0;
}

Однако результат такой странный:

1 time: 1.989998
4 time: 1.992945
8 time: 1.997071
16 time: 1.993442
24 time: 1.994212
32 time: 2.002103
64 time: 1.959601
128 time: 1.957994
256 time: 1.975517
384 time: 1.975143
512 time: 2.209696
1024 time: 2.437783
2048 time: 7.006168
3072 time: 5.306975
4096 time: 5.943510
5120 time: 2.396078
6144 time: 4.404022
7168 time: 4.900366
8192 time: 8.998624
9216 time: 6.574195

Мой процессор - Intel (R) Core i3-2350M. Кэш L1: 32K (для данных), L2 Cache 256K, L3 Cache 3072K. Похоже, что это не соответствует никакому правилу. Я не могу получить информацию о размере кеша или уровне кеширования. Может ли кто-нибудь помочь? Спасибо заранее.

Update: Следуйте совету @Leeor, я использую j*64 вместо j*16. Новые результаты:

1 time: 1.996282
4 time: 2.002579
8 time: 2.002240
16 time: 1.993198
24 time: 1.995733
32 time: 2.000463
64 time: 1.968637
128 time: 1.956138
256 time: 1.978266
384 time: 1.991912
512 time: 2.192371
1024 time: 2.262387
2048 time: 3.019435
3072 time: 2.359423
4096 time: 5.874426
5120 time: 2.324901
6144 time: 4.135550
7168 time: 3.851972
8192 time: 7.417762
9216 time: 2.272929
10240 time: 3.441985
11264 time: 3.094753

Два пика, 4096K и 8192K. Все еще странно.

Ответы

1 time: 1.321001
4 time: 1.321998
8 time: 1.336288
16 time: 1.324994
24 time: 1.319742
32 time: 1.330685
64 time: 1.536644
128 time: 1.536933
256 time: 1.669329
384 time: 1.592145
512 time: 2.036315
1024 time: 2.214269
2048 time: 2.407584
3072 time: 2.259108
4096 time: 2.584872
5120 time: 2.203696
6144 time: 2.335194
7168 time: 2.322517
8192 time: 5.554941
9216 time: 2.230817