曾几何时,为了编写x86汇编程序,你会得到一条说明"加载EDX寄存器的值为5","递增EDX"寄存器等的指令.
对于具有4个核心(甚至更多)的现代CPU,在机器代码级别上它看起来就像有4个独立的CPU(即只有4个不同的"EDX"寄存器)？如果是这样,当你说"递增EDX寄存器"时,是什么决定了哪个CPU的EDX寄存器递增？现在x86汇编程序中是否存在"CPU上下文"或"线程"概念？
核心之间的通信/同步如何工作？
如果您正在编写操作系统,那么通过硬件公开哪种机制可以让您在不同的内核上安排执行？这是一些特殊的特权指示吗？
如果您正在为多核CPU编写优化编译器/字节码VM,那么您需要具体了解x86,以使其生成能够在所有内核中高效运行的代码？
对x86机器代码进行了哪些更改以支持多核功能？
原子操作的成本是什么(比较和交换或原子添加/减少中的任何一个)？它消耗了多少周期？它会暂停SMP或NUMA上的其他处理器,还是会阻止内存访问？它会在无序CPU中刷新重新排序缓冲区吗？
缓存有什么影响？
我对现代流行的CPU感兴趣:x86,x86_64,PowerPC,SPARC,Itanium.
我正在尝试创建一个自旋锁的哑版.浏览网页时,我在x86中遇到了一个名为"PAUSE"的汇编指令,该指令用于向处理器提供当前在此CPU上运行自旋锁的提示.英特尔手册和其他可用信息说明了这一点
在大多数情况下,处理器使用此提示来避免内存顺序违规,从而大大提高了处理器性能.因此,建议在所有自旋等待循环中放置PAUSE指令.文档还提到"等待(一些延迟)"是指令的伪实现.
上段的最后一行很直观.如果我没有成功抓住锁,我必须等待一段时间然后再抓住锁.
但是,在旋转锁定的情况下,内存顺序违规是什么意思？"内存顺序违规"是否意味着旋转锁定后指令的错误推测加载/存储？
关于堆栈溢出之前已经询问了自旋锁定问题但是内存顺序违规问题仍未得到解决(至少对于我的理解).
两种常见的锁定习语是:
if (!atomic_swap(lockaddr, 1)) /* got the lock */
和:
if (!atomic_compare_and_swap(lockaddr, 0, val)) /* got the lock */
其中val可能只是一个常量或锁定的新潜在所有者的标识符.
我想知道的是x86(和x86_64)机器上的两者之间是否存在任何显着的性能差异.我知道这是一个相当广泛的问题,因为单个cpu模型之间的答案可能差异很大,但这是我要求的原因之一,而不仅仅是我可以访问的几个cpus的基准测试.
我正在用c ++编写多线程应用程序,其中性能至关重要.我需要在线程之间复制小结构时使用大量锁定,为此我选择使用自旋锁.
我已经做了一些研究和速度测试,我发现大多数实现大致同样快:
__asm {}使用类似这样的代码,它得分约70个时间单位,但我不确定是否已创建适当的内存屏障.编辑:这里给出的时间是2个线程锁定和解锁螺旋锁1,000,000次所需的时间.
我知道这并没有太大的区别,但是由于自旋锁是一个使用频繁的对象,人们会认为程序员会同意以最快的方式制作自旋锁.谷歌搜索导致许多不同的方法.我认为如果使用内联汇编并使用指令而不是比较32位寄存器来实现上述方法将是最快的CMPXCHG8B.此外,必须考虑内存障碍,这可以通过LOCK CMPXHG8B(我认为？)来完成,这保证了内核之间共享内存的"专有权".最后[有人建议]对于繁忙的等待应该伴随NOP:REP,这将使超线程处理器切换到另一个线程,但我不确定这是否是真的？
根据我对不同螺旋锁的性能测试,可以看出没有太大区别,但出于纯粹的学术目的,我想知道哪一个是最快的.但是由于我在汇编语言和内存障碍方面的经验非常有限,如果有人可以为我在LOCK CMPXCHG8B中提供的最后一个示例编写汇编代码并在以下模板中使用适当的内存屏障,我会很高兴:
__asm
{
spin_lock:
;locking code.
spin_unlock:
;unlocking code.
}
在我的应用程序中,线程需要暂停一段时间(100个时钟周期).暂停的一种方法是调用nanosleep,但我想它需要对内核进行系统调用.现在我想暂停而不去内核.
请注意,我有足够的内核来运行我的线程,并且我将每个线程绑定到一个单独的内核,因此即使是可以暂停内核一段时间的指令也会很好.我正在使用x86.我只是希望线程在暂停时暂停.我不希望繁忙的循环或系统调用内核.是否有可能做到这一点？我可以暂停一个帖子的最短时间是多少？
无效_mm_pause（无效）
下一条指令的执行被延迟特定的执行时间。该指令不会修改架构状态。此内在函数提供了特别重要的性能提升。
也就是说：
while (!acquire_spin_lock()) _mm_pause(); // code snippet 1
速度更快，功耗更低
while (!acquire_spin_lock()) continue; // code snippet 2
我可以理解为什么代码片段1的功耗比代码片段2低。
我不明白的是：
为什么代码片段1比代码片段2快？
我假设简单的自旋锁不会进入操作系统等待这个问题的目的。
我发现简单的自旋锁通常使用lock xchgorlock bts代替 来实现lock cmpxchg。
cmpxchg但是如果期望不匹配，是否会避免写入该值？那么失败的尝试不是更便宜吗cmpxchg？
或者即使cmpxchg发生故障也会写入数据并使其他核心的缓存线无效？
这个问题类似于什么具体将 x86 缓存行标记为脏 - 任何写入，还是需要显式更改？，但它是特定的cmpxchg，而不是普遍的。
我正在看一个开源C++项目,它具有以下代码结构:
while(true) {
// Do something work
if(some_condition_becomes_true)
break;
__asm volatile ("pause" ::: "memory");
}
最后的陈述是做什么的？我理解这__asm意味着它是一个汇编指令,我发现了一些关于pause指令的帖子,说明该线程有效地暗示核心释放资源并给予其他线程更多资源(在超线程的上下文中).但:::做什么和memory做什么呢？
我正在为我的最新项目制作一个基于光纤的作业系统，该系统将依赖于使用自旋锁来实现正确的功能。我本来打算使用 PAUSE 指令，因为这似乎是普通现代自旋锁等待部分的黄金标准。然而，在对实现我自己的光纤进行一些研究时，我发现最近机器上的暂停周期持续时间已增加到不利的程度。
我从这里发现了这一点，其中引用了英特尔优化手册，“上一代微架构中 PAUSE 指令的延迟约为 10 个周期，而在 Skylake 微架构上它已扩展到多达 140 个周期，”和“由于 PAUSE 延迟显着增加，对 PAUSE 延迟敏感的工作负载将遭受一些性能损失。”
因此，我想找到 PAUSE 指令的替代方案以在我自己的自旋锁中使用。我读过，在过去，暂停一直是首选，因为它以某种方式节省了能源使用，我猜测这是由于另一个经常引用的事实，即使用暂停以某种方式向处理器发出信号，表明它处于自旋锁之中。我还猜测，这是在功率范围的另一端，为所需的周期数进行一些虚拟计算。
鉴于此，是否有一种最佳情况的解决方案能够接近 PAUSE 的表观能源效率，同时具有作为重复“丢弃”计算的灵活性和低周期计数？
我正在尝试在我的代码中实现一个自旋锁,但是我基于Wikipedia实现的自旋锁导致了极慢的性能.
int lockValue = 0;
void lock() {
__asm__("loop: \n\t"
"movl $1, %eax \n\t"
"xchg %eax, lockValue \n\t"
"test %eax, %eax \n\t"
"jnz loop");
}
有没有办法改善这一点,使其更快？
谢谢.
我有一个对性能敏感的 XCode C++ 项目，并且我正在使用 CPU 节流技巧。本质上我添加了这段代码：
// function to occupy a thread for an infinite amount of time
void coreEngager() {
while (true) {}
}
// call it in the background thread
std::thread t1(coreEngager);
// call it once the work is done
t1.detach();
这个小技巧可以将计算速度提高约 50%，这对我来说非常重要。但我最近发现了一个问题 - 如果我尝试在发布模式下运行该项目，此代码会崩溃。函数中发生崩溃coreEngager。我以前没有这个问题，现在在 Linux 和 Windows 上也没有这个问题。您能否告知发生了什么变化或如何使 CPU 限制在 MacOS 上发挥作用？