x86 로드 및 저장은 원자적입니까?

x86에서 로드 및 저장의 원자성

std::atomic의 메모리 작업이 버스 잠금, 원자적 작업에만 의존한다는 인상에도 불구하고 실제로 캐시 내에서 실행됩니다.

캐시 일관성

캐시 일관성은 모든 코어가 메모리에 대해 일관된 보기를 갖도록 보장합니다. 캐시 라인은 원자 단위로 코어와 메모리 간에 전송됩니다. 이를 통해 외부 버스 잠금에 의존하지 않고 캐시 내에서 원자적 작업이 발생할 수 있습니다.

정렬 작업

최대 64비트의 정렬된 로드 및 저장 작업이 보장됩니다. x86 프로세서의 원자. 이는 정렬된 액세스가 전체 작업을 수용할 만큼 충분히 넓은 데이터 경로를 통해 전송될 수 있기 때문입니다.

정렬되지 않은 작업

정렬되지 않은 로드 및 저장은 비원자적일 수 있습니다. , 완료하려면 여러 번 액세스해야 할 수 있습니다. 예를 들어, 캐시 라인 경계를 넘는 로드 또는 저장은 두 개의 별도 액세스로 수행되어야 하므로 비원자적입니다.

원자적 읽기-수정-쓰기 작업

잠금 추가 [mem], eax와 같은 원자적 읽기-수정-쓰기 작업은 단순한 로드나 저장보다 구현하기가 더 복잡합니다. 이러한 작업을 수행하려면 코어가 영향을 받는 캐시 라인을 수정된 상태로 유지하고 작업이 완료될 때까지 외부 수정을 방지해야 합니다. 정렬되지 않은 읽기-수정-쓰기 작업에서는 버스를 잠그고 다른 코어가 영향을 받은 메모리에 액세스하지 못하도록 LOCK# 신호를 어설션해야 할 수도 있습니다.

컴파일러 최적화

컴파일러는 x86 메모리 순서는 LoadLoad 및 LoadStore 재정렬을 방지하므로 mfence 명령어를 생략하여 seq_cst 로드를 최적화합니다. 그러나 StoreLoad 재정렬을 방지하려면 seq_cst 저장소에 펜스가 여전히 필요합니다.

요약하면, x86 프로세서의 원자성은 캐시 일관성, 정렬된 작업 및 정렬되지 않은 읽기-수정-쓰기 작업을 위한 버스 잠금의 조합을 통해 달성됩니다. . 이를 통해 전체 시스템 성능에 영향을 주지 않고 효율적으로 원자적 작업을 수행할 수 있습니다.

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