Mengapakah `std::atomic` Menggunakan XCHG untuk Memastikan Ketekalan Berjujukan di Kedai?

Peranan XCHG dalam Memastikan Ketekalan Urutan dalam std::atomic Stores

Walaupun nampaknya intuitif untuk menggunakan kedai biasa diikuti dengan bacaan /tulis penghalang ingatan untuk mencapai konsistensi berjujukan, std::penyimpan atom dengan berjujukan pesanan konsisten (seq_cst) sebaliknya menggunakan XCHG. Pendekatan ini dibenarkan oleh ciri khusus XCHG dalam seni bina x86 dan x86_64.

RMW Atom dan Halangan Memori Penuh

Pada seni bina x86, baca-ubah-tulis atom (RMW), seperti XCHG, sememangnya bertindak sebagai penghalang memori penuh. Awalan kunci tersirat pada XCHG menguatkuasakan tertib global, memastikan operasi pemuatan dan stor yang dilakukannya tidak boleh dipisahkan dengan penimbalan atau penyusunan semula beban beban.

Ketekalan Berjujukan vs. Keluaran Berjujukan

Operasi kedai biasa pada x86 mempunyai semantik keluaran, yang membolehkan mereka menyusun semula dengan operasi seterusnya, termasuk memperoleh beban. Untuk menguatkuasakan konsistensi berjujukan, halangan pelepasan berjujukan, bukannya halangan keluaran sahaja, diperlukan.

Pertimbangan Prestasi

Memilih antara MFENCE dan XCHG untuk melaksanakan stor seq_cst melibatkan pertukaran prestasi. Walaupun MFENCE menyekat pelaksanaan luar biasa pada Intel Skylake dan seni bina seterusnya, XCHG tidak. Perbezaan ini boleh memberi kesan kepada pelaksanaan kod di sekeliling. Faktor lain, seperti keadaan cache dan perbalahan utas, mungkin juga mempengaruhi prestasi.

Syor Pengkompil dan Kernel

Versi terkini GCC dan penyusun moden lebih mengutamakan XCHG berbanding MFENCE untuk kedai seq_cst pada kebanyakan platform. Kernel Linux menggunakan XCHG untuk stor atomic seq_cst, manakala ia menggunakan kedua-dua XCHG dan MFENCE untuk pelbagai jenis halangan memori.

Halangan Memori Tersirat dalam x86

Pernyataan yang membayangkan bahawa kedai x86 dan x86_64 memiliki pagar perolehan tersirat adalah tidak betul. Kedai pada seni bina ini mempunyai semantik keluaran secara lalai. Untuk memperoleh semantik, operasi perolehan mesti dinyatakan dengan jelas.

Kesimpulan

Penggunaan XCHG dalam stor seq_cst std::atomic menjamin konsistensi berjujukan pada platform x86 dan x86_64 dengan memanfaatkan sifat penghalang memori penuh yang wujud dalam operasi RMW. Pilihan lain, seperti MFENCE, mungkin memberikan jaminan yang lebih lemah atau ciri prestasi yang berbeza bergantung pada perkakasan dan keadaan pengendalian tertentu.

Atas ialah kandungan terperinci Mengapakah `std::atomic` Menggunakan XCHG untuk Memastikan Ketekalan Berjujukan di Kedai?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!