Wie können trotz C-Einschränkungen atomare Operationen auf Doubles und Vektoren auf x86_64 durchgeführt werden?

Trotz der Einschränkungen von C 's std::atomic, dem es an sperrenfreier Unterstützung mangelt, bietet x86_64 Unterstützung auf Assembly-Ebene für bestimmte atomare Operationen auf Doubles und Vektoren.

Atomere Doppeloperationen an x86_64

• Natürlich ausgerichtete Lade- und Speichervorgänge (bis zu 8 Bytes) sind atomar.
• Atomere Lese-, Änderungs- und Schreibvorgänge (RMW) erfordern eine Wiederholungsschleife mit cmpxchg .
• cmpxchg16b kann für atomare 16-Byte-Ladevorgänge, -Speicherungen usw. verwendet werden. und RMW.

SSE/AVX-Vektoroperationen auf x86_64

Während C derzeit keine Unterstützung für atomare AVX/SSE-Vektoroperationen bietet, gibt es keine Möglichkeit, dies zu garantieren Atomare Übertragungen von 128b oder 256b Cache-Zeilen über das gesamte System.

Allerdings sicher Es können Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um das Risiko eines Tearings zu minimieren, wenn Vektorladungen/-speicherungen auf gemeinsam genutzten Arrays ausgerichteter Doubles verwendet werden.

Atomic 16B Load

• Verwendung der Sperre cmpxchg16b mit wünschte=erwartet kann ein atomares 16B liefern laden.

Atomic 16B Store und RMW

• lock cmpxchg16b kann für atomare 16B Stores und RMW-Operationen verwendet werden.

Atomoperationen an 16B-Objekten mit 8B Hälften

• Es ist möglich, ein 16B-Objekt atomar zu aktualisieren, während seine 8B-Hälften unabhängig voneinander gelesen werden.

Compiler und atomare Operationen

Compiler generieren möglicherweise nicht immer optimalen Assemblercode für atomare Operationen. Beispielsweise können sie direkte movsd-Ladevorgänge/-speicherungen zwischen XMM und Doppelregistern vermeiden und sich stattdessen für Umgehungsmethoden entscheiden.

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