Comment une instruction MOV unique atteint-elle la sémantique d'acquisition-libération sur x86 ?

Ordre de la mémoire C : obtenir la sémantique de libération et d'acquisition avec MOV sur x86

Question : Comment fonctionne le L'instruction MOV fournit une sémantique d'acquisition-libération sur x86 sans utilisation de barrières de mémoire supplémentaires ni de synchronisation. primitives ?

Réponse :

Contrairement aux architectures de processeur conventionnelles où plusieurs instructions sont nécessaires pour appliquer l'ordre de libération et d'acquisition de la mémoire, l'instruction MOV de x86 réalise cette fonctionnalité avec élégance. Cela est possible grâce à la nature cohérente du cache des processeurs x86, qui garantit une vue partagée cohérente de la mémoire sur tous les cœurs.

Le modèle de mémoire x86 adhère aux principes suivants :

• Les chargements ne sont jamais réorganisés avec d'autres chargements.
• Les écritures ne sont pas réorganisées avec des chargements plus anciens. lectures.
• Les écritures en mémoire ne sont pas réorganisées avec les autres écritures, à l'exception de la mise en mémoire tampon du magasin.

La mise en mémoire tampon du magasin introduit un niveau de réorganisation locale au sein de chaque cœur de processeur. Cependant, une fois qu'un magasin devient visible globalement, il devient visible par tous les cœurs simultanément et sans aucune réorganisation.

Par conséquent, l'instruction MOV effectue des magasins atomiques avec une sémantique d'acquisition-libération en exploitant les propriétés suivantes :

• Commande en magasin : L'écriture mémoire effectuée par MOV devient immédiatement visible par les autres cœurs sans aucun intermédiaire réorganisation.
• Cohérence du cache : Tous les cœurs partagent une vue cohérente de la mémoire partagée, garantissant que les écritures deviennent visibles par tous les autres cœurs en même temps.

En conséquence, une seule instruction MOV sur x86 libère à la fois la valeur mise à jour dans la mémoire partagée pour que d'autres threads puissent l'acquérir et acquiert la valeur de la mémoire partagée pour le thread actuel. Ce comportement implémente efficacement la sémantique d'acquisition-libération requise pour la synchronisation dans le calcul haute performance.

Considérations supplémentaires :

• D'autres ISA peuvent avoir des modèles de mémoire plus faibles qui permettre une réorganisation plus agressive, auquel cas des primitives de synchronisation supplémentaires peuvent être nécessaires pour obtenir une sémantique d'acquisition-libération.
• Pour des modèles de mémoire plus puissants, comme celles couramment utilisées en C , l'instruction MOV seule est suffisante pour implémenter la sémantique d'acquisition-libération car ces modèles interdisent certains scénarios de réorganisation qui compromettraient la cohérence de la mémoire.

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