Kann moderne Hardware tatsächlich Bytes speichern, ohne benachbarte Bytes zu beeinträchtigen?

Die Seltsamkeit moderner Hardware: Byte-Speicherung ohne Systemstörung

Das Problem:

Stroustrups Behauptung, dass moderne Hardware dies nicht kann Das Speichern von Objekten, die kleiner als ein Wort sind, kollidiert mit der Realität moderner Prozessoren wie x86, die routinemäßig Speicher in Byte-Größe verarbeiten und Abruf.

Beabsichtigte Bedeutung von Stroustrup:

Es ist möglich, dass Stroustrup sich auf eine hypothetische ISA ohne ein genau definiertes Speichermodell bezog, bei dem die Bytespeicherung möglicherweise benachbarte Bytes überschreiben könnte während eines Prozessorzyklus.

Moderne Hardware Umsetzung:

Dies ist jedoch bei modernen ISAs nicht der Fall. Byte-Speicheranweisungen sind atomar und stören umgebende Bytes nicht, unabhängig davon, ob sie mithilfe von:

• Internen RMW-Zyklen (Lesen-Ändern-Schreiben) für jedes Byte in einer Cache-Zeile (wie in bestimmten RISC-Designs) implementiert werden.
• Effiziente Vollwort-Commits in den L1d-Cache

Ausnahmen und Überlegungen:

Während moderne CPUs die Speichereffizienz in Byte-Größe priorisieren, müssen möglicherweise einige Nuancen berücksichtigt werden:

• Cache-Kohärenz:
  Obwohl Cache-Kohärenzprotokolle normalerweise Probleme beim Zugriff auf benachbarte Bytes verhindern, sind für Hardware-E/A möglicherweise spezielle Maßnahmen erforderlich Handhabung.
• Ältere Prozessoren:
  Frühe Alpha-AXP-Prozessoren verfügten nicht über Anweisungen zum Laden/Speichern von Bytes, was zeigt, dass diese Funktion nicht in allen Architekturen allgemein vorhanden ist.

Implikationen für C:

Stroustrups Das Zitat unterstreicht die Bedeutung von:

• Gut definierten Speichermodellen in Hardware-Designs
• Compiler-Optimierungstechniken zur Vermeidung potenzieller Fallstricke bei der Bytespeicherung

Fazit:

Moderne x86-Hardware und viele andere moderne ISAs bieten eine effiziente und zuverlässige Byte-Speicherung, was dies widerlegt Stroustrups Behauptung. Für Programmierer und Compiler-Designer ist es jedoch nach wie vor von entscheidender Bedeutung, die Auswirkungen von Speichermodellen zu verstehen, um Datenintegrität und Thread-Sicherheit sicherzustellen.

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