Comment implémenter efficacement un compteur atomique 64 bits en utilisant uniquement des atomes 32 bits ?

Implémentation d'un compteur atomique 64 bits utilisant des atomes 32 bits

Dans les systèmes embarqués, création d'un compteur atomique 64 bits utilisant seulement 32 -bits atomiques est souvent nécessaire. Une approche courante consiste à exploiter un nombre de générations avec le bit le moins significatif servant de verrou de lecture. Cependant, la question se pose de savoir s'il existe d'autres méthodes potentielles et si la mise en œuvre suggérée est optimale.

Approches alternatives

La mise en œuvre recommandée est une approche viable, mais il existe méthodes alternatives à considérer :

• Modèle SeqLock : Cette technique utilise un nombre de générations croissant de manière monotone avec alternance de valeurs paires et impaires. Les lecteurs tournent jusqu'à ce que le nombre de générations soit stable et que le bit de verrouillage de lecture (bit le moins significatif) soit désactivé. Cette méthode offre des performances améliorées dans les scénarios avec plusieurs lecteurs mais un seul écrivain.
• Opérations atomiques directes 64 bits : Bien que moins courantes, certains systèmes peuvent prendre en charge les opérations atomiques 64 bits de manière native. Dans de tels cas, l'utilisation d'opérations atomiques directement pour les deux moitiés du compteur 64 bits peut éliminer le besoin de verrous ou de compteurs de séquence.

Considérations de conception

Concernant la mise en œuvre fournie, quelques domaines peuvent être optimisés :

• Atomic Lecture-Modification-Écriture (RMW) pour le nombre de générations : Au lieu d'utiliser des opérations RMW atomiques pour le nombre de générations, il est possible d'utiliser des charges et des magasins purs avec un ordre de version. Ce changement réduit la surcharge associée aux opérations RMW.
• Incrément atomique pour la charge utile : Il n'est pas nécessaire d'utiliser le RMW atomique pour incrémenter la charge utile ; des charges pures, des incréments et des magasins suffisent. Cette modification réduit encore les frais généraux liés à la maintenance du compteur.

Considérations supplémentaires

• Instructions de paire de charge ARM : Certaines Les architectures ARM prennent en charge des instructions de chargement efficaces (par exemple, ldrd ou ldp) qui peuvent charger simultanément les deux moitiés 32 bits d'un fichier. Valeur 64 bits. Tirer parti de ces instructions peut améliorer les performances.
• Optimisations du compilateur : Les compilateurs ne génèrent pas toujours un code optimal pour les opérations atomiques sur de grandes structures comme uint64_t. Éviter l'accès atomique à de telles structures et utiliser à la place des mots clés volatiles et des barrières de mémoire peut aboutir à un code plus efficace.

Conclusion

La technique suggérée pour construire un compteur atomique 64 bits utilisant des atomes 32 bits est appropriée, en particulier dans les scénarios avec un seul écrivain et plusieurs lecteurs. Cependant, d'autres options telles que le modèle SeqLock ou les opérations atomiques directes sur 64 bits peuvent être plus adaptées dans des situations spécifiques. En répondant aux considérations de conception décrites et en explorant des optimisations supplémentaires, les programmeurs peuvent améliorer encore l'efficacité de leurs implémentations.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!