【问题标题】:Is it possible to use memory barriers only on the storing side是否可以仅在存储端使用内存屏障
【发布时间】:2014-12-05 05:37:06
【问题描述】:

首先,一些上下文:我正在使用 C11 之前的、基于 inline-asm 的原子模型,但出于此目的,我很乐意忽略 C 方面(以及任何编译器障碍 问题,我可以单独处理)并认为它本质上只是一个 asm/cpu 架构问题。

假设我有如下代码:

various stores
barrier
store flag
barrier

我希望能够从另一个 cpu 内核读取 flag 并得出结论 various stores 已经执行并可见。 加载端没有任何类型的内存屏障指令是否可以这样做?显然,至少在某些 cpu 架构上是可能的,例如 x86,其中任一内核都不需要显式内存屏障。但总的来说呢?这是否可能因 cpu 架构而异?

【问题讨论】:

  • AFAIK,Alpha 需要屏障,而 ARM/PPC 需要屏障,或地址/数据依赖关系,或 RW 控制依赖关系,或 RR 控制依赖关系 + ISYNC/ISB 在读取标志和操作之间取决于它。对于 ARM/PPC,您可能对“ARM 和 POWER 宽松内存模型教程介绍”感兴趣。
  • 另一个数据点:根据open-std.org/jtc1/sc22/wg14/www/docs/n1444.htm 的消耗内存顺序提案,一些嵌入式 MIPS CPU 也可以通过使用依赖项来避免障碍(旧的,“真正的”MIPS 应该是 seq-cst)。另外,鉴于 Linux 内核中的smp_read_barrier_depends() 只是 Alpha 的屏障,似乎如果在读取端存在(可能是假的)地址依赖,则可以避免读取屏障(为 Alpha 保存)。让编译器保留依赖是另一个问题。

标签: c assembly cpu-architecture memory-barriers


【解决方案1】:

如果 CPU 对负载重新排序,您的代码将需要负载屏障才能正常工作。有很多架构可以进行这种重新排序。有关示例,请参见Memory ordering 中的表格。

因此,在一般情况下,您的代码确实需要负载屏障。

x86 不是很典型,因为它提供了非常严格的内存排序保证。请参阅Who ordered memory fences on an x86? 进行讨论。

【讨论】:

  • 当其中一个负载是否发生取决于另一个负载的值时,是否可以重新排序负载?当然,这种重新排序不能在编译器级别发生(因为它可能会产生错误加载),但也许 cpu 可以推测性地执行可能会出错的加载并只是推迟错误?
  • 感谢“谁在 x86 上订购了内存栅栏”链接。非常有趣的阅读 - 我一直想知道为什么已经有了强大的排序保证,添加了明确的围栏指令。
  • 这是另一个有趣的讲座,可以解释一些事情 - channel9.msdn.com/Shows/Going+Deep/…
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