Les charges et les stockages x86 sont-ils atomiques, et comment le processeur garantit-il cela ?

Atomicité des charges et des magasins sur x86

L'architecture x86 fournit l'atomicité pour les charges et les magasins alignés de données jusqu'à 64 bits. Cela signifie que ces opérations sont garanties comme une action unique et indivisible, indépendamment de toute autre opération pouvant se produire simultanément dans le système.

Comment le processeur implémente l'atomicité en interne

Le processeur gère les opérations atomiques en interne en utilisant une combinaison de mécanismes matériels et logiciels. Pour les charges et les magasins alignés, le processeur garantit simplement que l'opération est exécutée comme une opération unique et indivisible au sein de la hiérarchie du cache. Ceci est possible car le cache est cohérent, ce qui signifie que toutes les copies de données dans le cache restent synchronisées.

Pour les charges et les magasins non alignés, ou pour les opérations de lecture-modification-écriture, le processeur peut avoir besoin d'utiliser mécanismes supplémentaires pour assurer l’atomicité. Ces mécanismes peuvent inclure :

• Verrouillage du cache : Le processeur peut verrouiller la ligne de cache qui contient les données en cours d'accès, empêchant ainsi les autres cœurs de modifier les données pendant que l'opération atomique est en cours. progression.
• Verrouillage du bus : Le CPU peut affirmer le signal LOCK#, ce qui empêche les autres bus d'accéder au bus mémoire pendant l'opération atomique est en cours.

Implications pour les logiciels

L'atomicité fournie par l'architecture x86 a des implications importantes pour la conception de logiciels. Par exemple, cela signifie que les programmeurs peuvent utiliser des variables atomiques pour protéger les données partagées contre tout accès simultané, sans avoir à recourir à des verrous ou à d'autres mécanismes de synchronisation.

Il est toutefois important de noter que l'atomicité ne garantit pas qu'un l’opération aura lieu immédiatement. Le processeur peut retarder l'opération pour des raisons de performances, ou il peut devoir attendre la fin d'autres opérations avant de pouvoir exécuter l'opération atomique.

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