相关疑难解决方法(0)

我一直在绞尽脑汁想要完成这项任务一周,我希望有人能带领我走向正确的道路.让我从教师的指示开始:

您的作业与我们的第一个实验作业相反,即优化素数计划.你在这个任务中的目的是使程序失望,即让它运行得更慢.这两个都是CPU密集型程序.他们需要几秒钟才能在我们的实验室电脑上运行.您可能无法更改算法.

要取消优化程序,请使用您对英特尔i7管道如何运行的了解.想象一下重新排序指令路径以引入WAR,RAW和其他危险的方法.想一想最小化缓存有效性的方法.恶魔无能.

该作业选择了Whetstone或Monte-Carlo程序.缓存有效性评论大多只适用于Whetstone,但我选择了Monte-Carlo模拟程序:

// Un-modified baseline for pessimization, as given in the assignment
#include <algorithm>    // Needed for the "max" function
#include <cmath>
#include <iostream>

// A simple implementation of the Box-Muller algorithm, used to generate
// gaussian random numbers - necessary for the Monte Carlo method below
// Note that C++11 actually provides std::normal_distribution<> in 
// the <random> library, which can be used instead of this function
double gaussian_box_muller() {
  double x = 0.0;
  double y = 0.0; …

一般地,对于int num,num++(或++num),作为读-修改-写操作中,是不是原子.但我经常看到编译器,例如GCC,为它生成以下代码(在这里尝试):

由于第5行对应于num++一条指令,我们可以得出结论,在这种情况下num++ 是原子的吗？

如果是这样,是否意味着如此生成num++可以在并发(多线程)场景中使用而没有任何数据争用的危险(例如,我们不需要制作它,std::atomic<int>并强加相关成本,因为它是无论如何原子)？

UPDATE

请注意,这个问题不是增量是否是原子的(它不是,而且是问题的开头行).它是否可以在特定场景中,即在某些情况下是否可以利用单指令性质来避免lock前缀的开销.而且,作为公认的答案约单处理器的机器,还有部分提到这个答案,在其评论和其他人谈话解释,它可以(尽管不是C或C++).

如果有两个线程访问全局变量,那么许多教程都说使变量volatile变为阻止编译器将变量缓存在寄存器中,从而无法正确更新.但是,访问共享变量的两个线程是通过互斥锁来调用保护的东西不是吗？但是在这种情况下,在线程锁定和释放互斥锁之间,代码处于一个关键部分,只有那个线程可以访问变量,在这种情况下变量不需要是volatile？

那么多线程程序中volatile的用途/目的是什么？

我偶然发现了这篇Reddit 帖子，它是对以下代码片段的一个玩笑，

void f(int& x) {
    if (x != 1) {
        x = 1;
    }
}
void g(int& x) {
    x = 1;
}

说这两个函数不等同于“编译器”。我确信任何主要的 C++ 编译器都会将条件赋值优化为无条件存储，从而为f和发出相同的汇编代码g。

然而，他们没有。

谁能向我解释为什么会这样？

我的想法是：无条件存储很可能会更快，因为无论如何我们都必须访问内存来读取比较值，并且分支代码会给分支预测器带来压力。此外，编译器不应将存储视为副作用（AFAIK），即使后续内存访问可能会更快或更慢，具体取决于是否f由于缓存局部性而采用分支。

那么编译器就无法弄清楚这一点吗？虽然证明f和 的等价性g可能并不容易，但我觉得这些编译器能够解决更困难的问题。那么我可能错了，这些功能毕竟不相等，或者这里发生了什么？

任何人都可以解释什么是加载缓冲区以及它与失效队列的不同之处.以及存储缓冲区和写入组合缓冲区之间的区别？Paul E Mckenny的论文http://www.rdrop.com/users/paulmck/scalability/paper/whymb.2010.07.23a.pdf 很好地解释了存储缓冲区和失效队列,但不幸的是没有谈到写入组合缓冲区

在大多数处理器中,为什么L1缓存的大小小于L2缓存的大小？

我有一个关于装配的基本问题.

如果它们也可以在内存上工作,为什么我们只在寄存器上进行算术运算呢？

例如,以下两个原因(基本上)都将相同的值计算为答案:

片段1

.data
    var dd 00000400h

.code

    Start:
        add var,0000000Bh
        mov eax,var
        ;breakpoint: var = 00000B04
    End Start

片段2

.code

    Start:
        mov eax,00000400h
        add eax,0000000bh
        ;breakpoint: eax = 0000040B
    End Start

从我所看到的,大多数文本和教程主要在寄存器上进行算术运算.使用寄存器只是更快吗？

编辑:那很快:)

给出了一些很好的答案; 根据第一个好的答案选择了最佳答案.

在英特尔64和IA-32架构软件开发人员手册说,大约由单一处理器的行动("在P6更多最近的处理器系列内存排序和"第8.2.2节)重新排序如下:

读取可以使用较旧的写入到不同位置进行重新排序,但不能使用较旧的写入到同一位置.

接下来讨论与早期处理器相比放松的点时,它说:

存储缓冲区转发,当读取将写入传递到同一存储器位置时.

据我所知,"存储缓冲区转发"并未在任何地方精确定义(也不是"通过").读取将写入传递到同一位置是什么意思,因为上面说它不能通过写入同一位置来重新排序？

我知道现代CPU可以无序执行,但是他们总是按顺序退出结果,如维基百科所述.

"Out of Oder处理器及时填写这些"插槽"并准备好其他指令,然后在结尾处重新排序结果,使其看起来正常处理指令. "

现在,当使用多核平台时,据说需要内存防护,因为由于乱序执行,可以在此处打印错误的x值.

Processor #1:
 while f == 0
  ;
 print x; // x might not be 42 here

Processor #2:
 x = 42;
 // Memory fence required here
 f = 1

现在我的问题是,由于乱序处理器(我假设MultiCore处理器的情况下的核心)总是按顺序退出结果,那么内存栅栏的必要性是什么.难道多核处理器的核心不会看到仅从其他核心退役的结果,或者它们是否也会看到正在进行中的结果？

我的意思是在我上面给出的例子中,当处理器2最终退出结果时,x的结果应该在f之前,对吗？我知道在乱序执行期间它可能在x之前修改了f,但它必须在x之前没有退役,对吗？

现在有了按顺序退出结果和缓存一致性机制,为什么你需要在x86中使用内存栅栏？

在JavaScript中增量是一个原子操作吗？如果一个线程正在访问++i;,同时另一个线程 开始访问该操作会有任何问题吗？