計算機體系結構 儲存器一致性模型 屏障指令

2021-10-08 14:56:47 字數 993 閱讀 9494

根據記憶體一致性模型,多核多執行緒的程式無約束執行的結果是不可確定的,因此為限制指令的執行順序,便引入了特殊的儲存器屏障指令(memory fence)。

fence指令用於屏障「資料」儲存器訪問的執行順序。如果在程式中新增一條fence指令,則該fence能夠保證「在fence前所有指令的資料訪存結果」必須比「在fence後所有指令資料訪存結果」先被觀測到,即fence前的訪存指令必須比fence後的訪存指令先執行。

由於各個儲存模型限制條件不同(各種記憶體一致性模型參見:的用法是不同的。

舉例說明:

在這個例子中,c1執行s1和s2時,在s1和s2間加入乙個寫fence指令,要求c1按照sc模型執行store指令;同理c2執行l1和l2時,在l1和l2間加入乙個讀fence指令,要求c2按照sc模型執行load指令。這樣就可以實現記憶體資料的一致性,最終的執行順序為s1 s2 l1 l2。

以risc-v指令集rv32i指令格式為例。

fence指令

fence指令用於順序話其他risc-v執行緒,外部裝置或者協處理器看到的裝置i/o和儲存器訪問,即遮蔽"資料"儲存器執行的順序。

如圖,在所有前續集合(predecessor)執行到fence指令前的任何操作前,處於fence指令後的後續集合(successor)中的任何操作,都不能被其他任何risc-v執行緒或者外部裝置看到。即fence就像乙個柵欄,fence之前所有的儲存器操作、io操作必須完成後,在fence指令之後的指令才能看到結果。

fence.i指令

fence.i指令用於同步指令和資料流。rsic-v並不能確保在同一條執行緒中,取指看得到前面對指令儲存器的store,直到執行一條fence.i指令

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