Kann moderne x86-Hardware wirklich kein einziges Byte speichern?

Ist moderne x86-Hardware nicht in der Lage, ein einzelnes Byte zu speichern?

Entgegen einer weit verbreiteten Meinung in Parallelitätsmodellen behauptet Stroustrup, dass moderne Hardware nicht in der Lage ist, ein einzelnes Byte zu speichern oder zu laden alles, was kleiner als ein Wort ist. Moderne x86-Prozessoren ermöglichen jedoch die Speicherung und Manipulation einzelner Bytes. Dieser offensichtliche Widerspruch veranlasst eine Untersuchung von Stroustrups Aussage und ihren Implikationen.

Stroustrups Argument und seine Interpretation

Stroustrup schlägt vor, dass ohne ein klar definiertes Speichermodell gleichzeitige Threads die Byte-Manipulationsoperationen des anderen stören könnten , was möglicherweise zu falschen Ergebnissen führt. Dieses Argument setzt Hardware voraus, die keine explizite Unterstützung für die Speicherung atomarer Bytes bietet und zu einer unbeabsichtigten Änderung benachbarter Bytes führen kann.

Eine differenziertere Interpretation von Stroustrups Aussage besteht darin, dass sie möglicherweise für Hardware mit einer bestimmten internen Implementierung gilt. CPUs können Lese-, Änderungs- und Schreibzyklen verwenden, um Daten in Cache-Zeilen zu manipulieren, selbst für Vorgänge in Byte-Größe. Diese internen Vorgänge sind jedoch für den Programmierer transparent und haben keinen Einfluss auf die externe Sichtbarkeit des Vorgangs. Bytespeicher bleiben atomar und beschädigen keine benachbarten Bytes in der Cache-Zeile.

Auswirkungen auf die Leistung

Während eine hypothetische ISA ohne atomare Bytespeicher tatsächlich existieren könnte, stellen alle modernen ISAs, einschließlich x86, Byte bereit -große Lade- und Aufbewahrungsanweisungen. Diese Anweisungen sind architektonisch so definiert, dass sie die Integrität benachbarter Bytes bewahren und so eine korrekte Programmausführung gewährleisten. Darüber hinaus ist auf modernen CPUs mit L1D-Cache die Handhabung von Bytes und Wörtern weitgehend ähnlich, da beide das Abrufen und Zurückschreiben von Cache-Zeilen erfordern.

Schlussfolgerung

Die Aussage von Stroustrup ist zwar potenziell anwendbar auf B. hypothetische oder veraltete Hardwaredesigns, spiegelt das Verhalten moderner x86-Prozessoren nicht genau wider. Diese Prozessoren bieten eine effiziente Speicherung atomarer Bytes und stellen so die Korrektheit der Software sicher, die auf solchen Vorgängen basiert. Daher besteht im Rahmen der Programmierung für moderne Hardware kein Grund zur Befürchtung, dass Byte-Manipulation zu einer Speicherbeschädigung führen kann.

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