Quand utiliser _mm_sfence, _mm_lfence et _mm_mfence ?

Quand utiliser _mm_sfence, _mm_lfence et _mm_mfence

Les barrières de mémoire jouent un rôle crucial dans la programmation multithread pour appliquer l'ordre de la mémoire et empêcher réorganisation incontrôlée des opérations de mémoire. Intel propose trois types de barrières de mémoire : _mm_sfence, _mm_lfence et _mm_mfence, chacune servant à des fins spécifiques.

_mm_sfence

_mm_sfence est principalement utilisé lorsqu'il s'agit de "magasins NT, " qui sont des opérations de mémoire faiblement ordonnées. Ces magasins sont souvent utilisés pour améliorer les performances en évitant les échecs de cache, mais nécessitent une synchronisation appropriée pour garantir le bon ordre des opérations de mémoire. _mm_sfence agit comme une « clôture » qui garantit que toutes les opérations faiblement ordonnées qui la précèdent sont terminées avant que les opérations ultérieures puissent avoir lieu.

_mm_lfence

_mm_lfence est conçu comme une charge fence, empêchant l'exécution de tout chargement ultérieur de contourner l'instruction _mm_lfence. Cependant, cette fonctionnalité n'est généralement pas pratique car les charges ne peuvent être que faiblement ordonnées dans des situations spécifiques, par exemple lors de l'accès à des régions de mémoire Write-Combining (WC). Dans la plupart des cas, l'utilisation de _mm_lfence pour ordonner les charges est inutile.

_mm_mfence

_mm_mfence représente la barrière de mémoire la plus solide et garantit la cohérence séquentielle, forçant les écritures précédentes à être globales. visible avant toute opération ultérieure. Cela garantit qu'aucune lecture ultérieure n'observera une valeur tant que tous les magasins précédents ne seront pas visibles globalement. Bien que _mm_mfence offre le plus haut niveau de synchronisation, il entraîne également la surcharge de performances la plus élevée.

Alternatives aux barrières de mémoire

Pour la plupart des scénarios, en utilisant std::atomic de C 11 ou stdatomic de C11 est une approche plus pratique et plus efficace pour contrôler l'ordre de la mémoire. Ceux-ci fournissent un ensemble complet d'opérations avec des garanties de synchronisation intégrées, éliminant le besoin d'utilisation manuelle de la barrière de mémoire.

Conclusion

Comprendre quand utiliser _mm_sfence, _mm_lfence, et _mm_mfence est essentiel pour garantir un comportement correct dans le code multithread. Alors que _mm_sfence est crucial pour synchroniser les magasins faiblement commandés, _mm_lfence et _mm_mfence ont des cas d'utilisation plus limités. En exploitant ces barrières de manière appropriée ou en utilisant std::atomic, les programmeurs peuvent gérer efficacement l'ordre de la mémoire et éviter les courses de données et autres problèmes de concurrence.

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