x86은 원자적으로 로드하고 저장하며, CPU는 이를 어떻게 보장합니까?

x86에서 로드 및 저장의 원자성

x86 아키텍처는 최대 64비트 데이터의 정렬된 로드 및 저장에 대한 원자성을 제공합니다. 즉, 이러한 작업은 시스템에서 동시에 발생할 수 있는 다른 작업과 관계없이 분할할 수 없는 단일 작업으로 발생하도록 보장됩니다.

CPU가 내부적으로 원자성을 구현하는 방법

CPU는 하드웨어와 소프트웨어 메커니즘의 조합을 사용하여 내부적으로 원자적 작업을 처리합니다. 정렬된 로드 및 저장의 경우 CPU는 작업이 캐시 계층 구조 내에서 분할할 수 없는 단일 작업으로 실행되도록만 보장합니다. 이는 캐시가 일관성이 있기 때문에 가능합니다. 즉, 캐시에 있는 모든 데이터 복사본이 동기화된 상태로 유지됩니다.

정렬되지 않은 로드 및 저장 또는 읽기-수정-쓰기 작업의 경우 CPU는 다음을 사용해야 할 수 있습니다. 원자성을 보장하기 위한 추가 메커니즘. 이러한 메커니즘에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 캐시 잠금: CPU는 액세스 중인 데이터가 포함된 캐시 라인을 잠가서 원자적 작업이 진행되는 동안 다른 코어가 데이터를 수정하지 못하도록 방지할 수 있습니다. 진행.
• 버스 잠금: CPU는 LOCK# 신호를 주장하여 다른 버스가 액세스하는 것을 방지할 수 있습니다. 원자적 연산이 진행되는 동안 메모리 버스.

소프트웨어에 대한 영향

x86 아키텍처가 제공하는 원자성은 소프트웨어 설계에 중요한 의미를 갖습니다. 예를 들어, 이는 프로그래머가 원자성 변수를 사용하여 잠금이나 기타 동기화 메커니즘에 의존하지 않고도 동시 액세스로부터 공유 데이터를 보호할 수 있음을 의미합니다.

그러나 원자성이 다음을 보장하지는 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 작업이 즉시 수행됩니다. CPU는 성능상의 이유로 작업을 지연하거나 원자성 작업을 실행하기 전에 다른 작업이 완료될 때까지 기다려야 할 수 있습니다.

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