Модели процессорной памяти и барьеры Ранее мы обсуждали процессорные структуры, кэш-память, протоколы когерентности, ошибки в кэше и важность барьеров памяти. Сегодня мы продолжим рассмотрение менее идеальных сценариев в этих моделях.
Структуры кэша и коммуникация Процессоры взаимодействуют с основной памятью через несколько уровней кэширования. Каждое ядро имеет дополнительные структуры данных, такие как буферы хранения, для управления синхронизацией без немедленной остановки операций при отправке запросов на аннулирование.
Протоколы когерентности памяти Когда ядро считывает или записывает данные в общую ячейку памяти, кэшированную локально, но еще не синхронизированную глобально из-за ожидающих исправления ошибок или обновлений в кэшах других ядер, это может привести к несогласованности, если не управлять должным образом с помощью протоколов согласованности.
Барьеры памяти и их важность Барьеры памяти гарантируют, что все операции чтения перед барьером будут завершены раньше, чем любые операции чтения после него. Эта концепция имеет решающее значение для поддержания логической согласованности в параллельном программировании, предотвращая ошибки из-за неправильного выполнения.
Типы барьеров памяти Существуют различные типы барьеров памяти, такие как получение и высвобождение, каждый из которых служит определенным целям, обеспечивая надлежащий порядок команд в различных архитектурах. Инженеры назвали эти пары в зависимости от их функций.
Теоретические и практические примеры использования В то время как теоретические объяснения помогают понять важность барьеров памяти, практические приложения часто предполагают использование специфичных для компилятора инструкций для эффективного применения этих правил в рамках ограничений данной архитектуры.
Принцип "Случается раньше", объясненный технически "Происходит раньше" гарантирует, что определенные действия будут выполняться строго перед другими на техническом уровне за счет использования соответствующих методов упорядочения памяти. Чтобы избежать путаницы, необходимо не перегружать систему новыми терминами, а сосредоточиться на основных принципах.
"Семантика получения-освобождения": Обеспечение Согласованности между Потоками. Семантика "Получение-освобождение" гарантирует, что ни одна операция не сможет пройти дальше точки получения или освобождения, не выполнив предварительно необходимые предыдущие задачи, что важно для корректности работы многопоточных программ на различных аппаратных установках, таких как процессоры x86 или ARM.