Verbessern unnötige Speicherbarrieren die Latenz für atomare Operationen?

Verbessert eine Speicherbarriere die Sichtbarkeit atomarer Operationen über die Gewährleistung der Konsistenz hinaus?

Moderne Hardware-Speichermodelle erzwingen die Speicherkohärenz und gewährleisten die Sichtbarkeit atomarer Operationen Operationen durch die Verwendung von Speicherbarrieren. Es wird jedoch häufig angenommen, dass das Hinzufügen zusätzlicher Speicherbarrieren, die über die für die Speicherreihenfolgeanforderungen erforderlichen hinausgehen, die Latenz verbessern kann.

Auswirkungen von Speicherbarrieren auf die Hardware

x86-Architektur : Auf x86-Plattformen haben Speicherbarrieren keinen wesentlichen Einfluss auf die Latenz atomarer Operationen zwischen Kernen. Speicherbarrieren zwingen den aktuellen Kern lediglich dazu, auf Aktionen zu warten, die natürlich stattgefunden hätten, wie etwa das Entleeren des Speicherpuffers.

ARM-Architektur: Auf ARM können Speicherbarrieren aufgrund zusätzlicher Speicherbarrieren zu einem gewissen Overhead führen Anweisungen, aber dies ist normalerweise minimal.

Auswirkung auf die Latenz

Das Hinzufügen unnötiger Speicherbarrieren oder stärkerer Speicherordnungen führt normalerweise nicht zu einer verbesserten Latenz. Tatsächlich kann es möglicherweise zu einer Verschlechterung des Durchsatzes durch unnötige Verzögerungen kommen. Die erwartete Latenz bleibt mit oder ohne zusätzliche Barrieren gleich.

Ausnahmen

In seltenen Fällen könnten bestimmte Szenarien (z. B. Konfliktfehler im Cache) theoretisch von zusätzlichen Barrieren profitieren Barrieren. Diese Fälle sind jedoch sehr spezifisch und erfordern eine sorgfältige Profilierung, um sie zu identifizieren.

Optimierung des Speicherzugriffs

Unkontrollierte Barrierenutzung kann negative Folgen für die Leistung haben. Ziehen Sie stattdessen die folgenden Optimierungstechniken in Betracht:

• Prefetching:Daten vorab in den Cache laden, um die Latenz zu reduzieren.
• Loop Unrolling:Unterbrechen große Schleifen herunterfahren, um mehr Parallelität freizulegen.
• SIMD-Anweisungen: Nutzen Sie SIMD-Anweisungen für eine effiziente Datenverarbeitung.

Fazit

Während Speicherbarrieren für die Gewährleistung eines korrekten Speicherverhaltens von entscheidender Bedeutung sind, verbessert das Hinzufügen unnötiger Barrieren weder die Sichtbarkeit noch die Latenz für atomare Operationen. Es wird eine sorgfältige Profilerstellung empfohlen, um mögliche Ausnahmen von dieser allgemeinen Richtlinie zu identifizieren.

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