Wie erleichtert die MOV-Anweisung die Release-Acquire-Semantik auf x86?

Wie MOV die Release-Acquire-Semantik auf x86 erleichtert

Einführung

Die Speicherreihenfolge beim Freigeben und Erwerben ist ein entscheidendes Konzept im Multithreading Programmierung, um sicherzustellen, dass Aktualisierungen des gemeinsam genutzten Speichers durch einen Thread für andere Threads auf konsistente Weise sichtbar werden. Während verschiedene Architekturen unterschiedliche Mechanismen verwenden, um diese Reihenfolge zu erreichen, ist x86 einzigartig, da es sich ausschließlich auf die MOV-Anweisung verlässt.

Das Speichermodell von x86 verstehen

Um zu verstehen, wie MOV eine Release-Acquire-Semantik erreicht, ist es das wichtig, um das Speichermodell von x86 zu verstehen. Im Gegensatz zu einigen anderen Architekturen, die eine erhebliche Neuordnung von Speichervorgängen ermöglichen, erzwingt x86 eine strikte Reihenfolge innerhalb jedes einzelnen Prozessorkerns.

• Ladevorgänge werden nicht mit vorangegangenen Ladevorgängen neu angeordnet.
• Schreibvorgänge werden nicht neu angeordnet mit älteren Lesevorgängen.
• Schreibvorgänge in den Speicher werden nicht mit anderen Schreibvorgängen innerhalb des neu angeordnet core.

Wie MOV Release-Acquire sicherstellt

Innerhalb dieses Speichermodells wird die MOV-Anweisung abgespielt eine entscheidende Rolle bei der Durchsetzung der Release-Acquire-Semantik. Wenn ein MOV zum Schreiben in einen Speicherort verwendet wird, signalisiert es anderen Kernen effektiv, dass der Speichervorgang abgeschlossen ist. Dieser Schreibvorgang ist dann gleichzeitig global für alle anderen Kerne sichtbar, wodurch sichergestellt wird, dass er bei nachfolgenden Schreibvorgängen oder Ladevorgängen nicht neu angeordnet werden kann.

Entscheidend ist, dass diese globale Sichtbarkeit durch die kohärente gemeinsame Sicht auf den Speicher aufrechterhalten wird wird durch Cache-Kohärenzmechanismen ermöglicht. Alle Prozessoren im System haben Zugriff auf einen gemeinsamen kohärenten Cache, der sicherstellt, dass alle von einem Kern am Speicher vorgenommenen Änderungen auch für alle anderen Kerne sichtbar werden.

Auswirkungen auf die Thread-Synchronisierung

Die von MOV bereitgestellte Release-Acquire-Semantik ermöglicht eine effiziente Synchronisierung in Multithread-Code, ohne dass kostspielige Schritte erforderlich sind Synchronisierungsanweisungen wie LOCK oder explizite Speicherzäune. Durch den Einsatz von MOV für Schreibvorgänge können Programmierer sicherstellen, dass die neuesten Werte für andere Threads sichtbar sind, und so Probleme mit der Datenbeschädigung verhindern.

Zusätzliche Ressourcen

• [Acquire-and-Release-Semantik in C ](https://preshing.com/20120913/acquire-and-release-semantics/)
• [Schwache vs. starke Gedächtnismodelle](https://preshing.com/20120930/weak-vs- strong-memory-models/)
• [x86-TSO: Ein Programmiermodell für x86 Multiprozessoren](https://www.cl.cam.ac.uk/~pes10/papers/x86-tso.pdf)

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