ハードウェア メモリ バリアは、プロデューサー/コンシューマー キューにおけるアトミック オペレーションの可視性のレイテンシーを改善しますか?

ハードウェア メモリ バリアとアトミック操作の可視性

概要:

の配置を行います。プロデューサー/コンシューマー キュー内のハードウェア メモリ バリアは、可視性のレイテンシーの点で利点をもたらしますか?この質問では、これらのバリアを導入する潜在的な利点を取り上げ、レイテンシとスループットへの影響を評価します。

メモリ バリアと C メモリ モデル:

C メモリ モデルは、アトミック操作の実行。ただし、これらの保証を強制するにはハードウェア メカニズムに依存します。メモリ バリアは、共有メモリへのアクセスを管理するために使用され、メモリの読み取りと書き込みが順序どおりに行われないようにします。

メモリ バリアは可視性の遅延を強化しますか?

プロデューサー/コンシューマー キューのコンテキストでは、C メモリ モデルで必要なメモリ バリアを超えて追加のメモリ バリアを採用することは一般に有益とは考えられません。主な理由は、ハードウェアがすでにアトミック操作の可視性を効率的に処理しているためです。バリアにより遅延が追加され、それに見合ったレイテンシの向上が得られずにスループットが低下する可能性があります。

バリアありとバリアなしのレイテンシ:

バリアなしでアトミック操作にアクセスするときに発生するレイテンシはさまざまです。ハードウェア アーキテクチャに応じて異なります。 x86 では、バリアがないことによって追加される固有の遅延はありません。同様に、ARM では、バリアは遅延への影響を最小限に抑える軽量の操作として実装されます。

例外: x86 サーバー プラットフォーム

x86 サーバー プラットフォームでは、特定のシナリオで次のことが可能です。 「mfence」または「lock add」命令の使用など、より強力なメモリ順序付けの恩恵を受けます。ただし、これらの最適化は、徹底的なテストによってその必要性が確認された後にのみ採用する必要があります。

結論:

一般に、プロデューサー/コンシューマー キューに不要なメモリ バリアを追加すると、遅延に関する大きな利点は得られません。ハードウェアはすでにアトミック操作の可視性を効果的に管理しています。ハイエンド サーバー プラットフォームなどの特定のシナリオでのみ、メモリの順序を強化することでパフォーマンスが向上する可能性があります。やみくもにバリアを採用すると、それに見合ったレイテンシの短縮が得られずにスループットの低下につながることがよくあります。

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