Wann sollten Sie _mm_sfence, _mm_lfence und _mm_mfence verwenden?

Wann sollten Sie _mm_sfence, _mm_lfence und _mm_mfence verwenden?

Multithread-Programmierung führt zu Parallelitätskomplexitäten, die Mechanismen zur Datenpflege erfordern Integrität und Synchronisation. Die intrinsische Bibliothek von Intel bietet mehrere Funktionen, darunter _mm_sfence, _mm_lfence und _mm_mfence, um die Speicherreihenfolge in x86-Architekturen zu steuern.

Speicherreihenfolge in x86

x86-CPUs haben eine starke geordnetes Speichermodell, aber C und C haben schwächere. Daher sind zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, um die ordnungsgemäße Reihenfolge des Speichers sicherzustellen und Datenbeschädigungen oder Race Conditions zu verhindern.

_mm_sfence

_mm_sfence wird hauptsächlich nach nicht-temporalen (NT) Speichern verwendet (_mm_stream_*), um eine spekulative Neuordnung zu verhindern. NT-Speicher sind schwach geordnet, was bedeutet, dass sie im Vergleich zu anderen Speicheroperationen scheinbar nicht in der richtigen Reihenfolge ablaufen. _mm_sfence erstellt eine Barriere, die sicherstellt, dass nachfolgende Speichervorgänge global sichtbar werden, nachdem die NT-Speicher in den Speicher übernommen wurden.

_mm_lfence

_mm_lfence wird selten als Lastzaun verwendet. Dies ist nur beim Laden aus WC-Speicherbereichen (Write-Combining) wie dem Video-RAM relevant. _mm_lfence kann die Ausführung nachfolgender Anweisungen verhindern, bis es außer Betrieb genommen wird, was für Mikrobenchmarking nützlich sein kann.

_mm_mfence

_mm_mfence sorgt für sequentielle Konsistenz und stellt sicher, dass nachfolgende Ladevorgänge Werte erst danach lesen können Vorhergehende Stores werden weltweit sichtbar. Dies kann nützlich sein, wenn Sie Ihre benutzerdefinierte Version von std::atomic implementieren oder die Speicherreihenfolge für Vorgänge explizit steuern müssen, die ansonsten spekulativ wären.

Zusammenfassung

• Verwenden Sie _mm_sfence nach NT-Speichern, um Datenbeschädigung und Race Conditions zu verhindern.
• Vermeiden Sie _mm_lfence zum Laden Reihenfolge, sofern nicht speziell mit WC-Speicherbereichen gearbeitet wird.
• _mm_mfence bietet sequentielle Konsistenz, ist jedoch möglicherweise weniger effizient als gesperrte atomare Lese-, Änderungs- und Schreibvorgänge.
• Erwägen Sie die Verwendung von C 11 std::atomic oder C11 stdatomic für die Speichersynchronisierung, da sie einen bequemeren und optimierten Ansatz bieten.

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