Mengapakah `std::atomic::store` dengan konsistensi berjujukan menggunakan XCHG pada x86?

Mengapakah std::atomic store dengan konsistensi berjujukan menggunakan XCHG?

Dalam konteks operasi memori atom, std::atomic menyediakan jaminan ketekalan berurutan untuk operasi kedainya. Ini bermakna bahawa sebarang penulisan yang dilakukan menggunakan std::atomic::store akan kelihatan kepada mana-mana operasi memori berikutnya yang dilakukan pada lokasi yang sama.

XCHG vs. Store dengan Memory Barrier

Pelaksanaan std::atomic::store untuk konsistensi berjujukan biasanya menggunakan arahan XCHG pada seni bina x86 dan x86_64. Arahan ini menjalankan operasi pertukaran atom di mana nilai yang disimpan dalam lokasi ingatan digantikan dengan nilai baharu.

Timbul persoalan mengapa XCHG diutamakan berbanding operasi stor mudah diikuti dengan halangan memori. Walaupun kedai biasa memastikan bahawa data ditulis ke ingatan, ia tidak menjamin bahawa penulisan akan kelihatan kepada benang atau pemproses lain. Halangan memori, seperti asm volatile("" ::: "memory"), memaksa pemproses untuk mengepam sebarang penimbal tulis yang belum selesai dan menyegerakkan operasi memori merentas pemproses yang berbeza.

Sebab Penggunaan XCHG

Terdapat beberapa sebab mengapa XCHG dianggap sebagai pilihan yang sesuai untuk melaksanakan ketekalan urutan dalam std::atomic::store:

1. Sifat Atom: XCHG ialah arahan atom, bermakna ia dilaksanakan sebagai satu operasi yang tidak boleh dibahagikan. Ini memastikan bahawa operasi tulis dan beban nilai sebelumnya berlaku tanpa sebarang celahan daripada pemproses atau utas lain.
2. Penghalang Memori Kuat: Arahan XCHG bertindak sebagai penghalang memori penuh pada x86 seni bina. Ia memaksa pemproses untuk membuang penimbal tulisnya dan membatalkan sebarang salinan cache lokasi memori. Ini menjamin bahawa sebarang perubahan yang dibuat oleh XCHG akan dapat dilihat kepada semua operasi memori seterusnya.
3. Pertimbangan Prestasi: Pada CPU tertentu, seperti Intel Skylake, menggunakan XCHG untuk konsistensi berjujukan boleh mengatasi prestasi gabungan kedai dan penghalang ingatan. XCHG mengelakkan overhed yang dikaitkan dengan halangan memori eksplisit, mengurangkan kependaman dan meningkatkan prestasi.

Pendekatan Alternatif

Manakala XCHG ialah pilihan pelaksanaan biasa untuk konsistensi berjujukan dalam std::atomic: :store, terdapat pendekatan alternatif yang boleh digunakan. Satu pilihan ialah menggunakan arahan MOV diikuti dengan arahan MFENCE. MOV melakukan operasi stor biasa, manakala MFENCE bertindak sebagai penghalang memori penuh. Pendekatan ini digunakan oleh sesetengah penyusun dalam kes tertentu.

Kesimpulan

Ringkasnya, penggunaan XCHG untuk konsistensi berjujukan dalam std::atomic::store menyediakan cara yang boleh dipercayai dan cekap untuk memastikan operasi tulis dapat dilihat dan disusun dengan betul merentas berbilang rangkaian dan pemproses.

Atas ialah kandungan terperinci Mengapakah `std::atomic::store` dengan konsistensi berjujukan menggunakan XCHG pada x86?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!