পারমাণবিক ক্রিয়াকলাপের দাম (তুলনা-ও-অদলবদল বা পারমাণবিক যোগ / হ্রাস) কোনটি? এটি কত চক্র গ্রহণ করে? এটি এসএমপি বা NUMA- এ অন্য প্রসেসরের বিরতি দেবে, বা এটি মেমরির অ্যাক্সেসগুলিকে ব্লক করবে? এটি কি আউট-অফ-অর্ডার সিপিইউতে রিঅর্ডার বাফারটি ফ্লাশ করবে?
ক্যাশে কী প্রভাব ফেলবে?
আমি আধুনিক, জনপ্রিয় সিপিইউগুলিতে আগ্রহী: x86, x86_64, পাওয়ারপিসি, স্পার্ক, ইটানিয়াম।
উত্তর:
আমি গত দিনগুলির জন্য প্রকৃত ডেটা সন্ধান করেছি, এবং কিছুই পাইনি। তবে, আমি কিছু গবেষণা করেছি, যা পারমাণবিক অপের ব্যয়ের তুলনা করে ক্যাশে মিসের ব্যয়ের সাথে।
lock cmpxchgপেন্টিয়ামপ্রো (ডকটিতে বর্ণিত হিসাবে) এর আগে x86 লক উপসর্গের ( পারমাণবিক সিএএস সহ ) ব্যয় হ'ল মেমোরি অ্যাক্সেস (ক্যাশে মিসের মতো), + অন্যান্য প্রসেসরের দ্বারা মেমরি অপারেশন বন্ধ করা, + অন্যান্য প্রসেসরের সাথে কোনও বিরোধ বাস লক করার চেষ্টা করছি তবে, পেন্টিয়ামপ্রো থেকে, সাধারণ রাইটব্যাক ক্যাশেবল মেমরির জন্য (সমস্ত অ্যাপ্লিকেশন মেমরির সাথে যোগাযোগ করে, আপনি যদি হার্ডওয়ারের সাথে সরাসরি কথা বলেন না), সমস্ত মেমরি অপারেশনগুলি অবরুদ্ধ করার পরিবর্তে, কেবল প্রাসঙ্গিক ক্যাশে লাইনটি অবরুদ্ধ করা হয়েছে ( @ ওএসজিএক্সের উত্তরের লিঙ্কের ভিত্তিতে ) ।
অর্থাত্ মেসি ভাগের জবাব দেওয়ার মূল বিলম্ব এবং রিয়েলটির জন্য আরএফওর অনুরোধটি আসল lockএড অপারেশনের স্টোর অংশ না হওয়া পর্যন্ত । এটিকে "ক্যাশে লক" বলা হয় এবং কেবলমাত্র এটির একটি ক্যাশে লাইন প্রভাবিত করে। অন্যান্য কোর একই সময়ে অন্যান্য লাইন লোড / স্টোরেজ বা এমনকি ক্যাশ করা যেতে পারে।
প্রকৃতপক্ষে, সিএএস কেস আরও জটিল হতে পারে, যেমন এই পৃষ্ঠায় ব্যাখ্যা করা হয়েছে , কোনও সময় নেই, বিশ্বস্ত ইঞ্জিনিয়ারের অন্তর্দৃষ্টিপূর্ণ বর্ণনা ছাড়া। (কমপক্ষে সাধারণ ব্যবহারের ক্ষেত্রে যেখানে আপনি আসল সিএএসের আগে খাঁটি লোড করেন))
খুব বেশি বিশদে যাওয়ার আগে, আমি বলব যে একটি লকড অপারেশনের জন্য একটি ক্যাশে মিস + একই ক্যাচলিনে অন্য প্রসেসরের সাথে সম্ভাব্য বিতর্ক ব্যয় করা হয়, যখন সিএএস + পূর্ববর্তী লোড (যা প্রায় সর্বদা মুউটেক্সেস ব্যতীত প্রয়োজনীয় যেখানে আপনি সর্বদা সিএএস 0 এবং 1) দুটি ক্যাশে মিস করতে পারে।
তিনি ব্যাখ্যা করেছেন যে কোনও একক স্থানে একটি লোড + সিএএস আসলে লোড-লিংকড / স্টোর-কন্ডিশনাল (দ্বিতীয়টির জন্য দেখুন) এর মতো দুটি ক্যাশে মিস মিস করতে পারে। তাঁর ব্যাখ্যা এমইএসআই ক্যাশে সমন্বয় প্রোটোকলের জ্ঞানের উপর নির্ভর করে । এটি ক্যাচলিনের জন্য 4 টি রাজ্য ব্যবহার করে: এম (অদ্ভুত), ই (এক্সক্লুসিভ), এস (হারেড), আই (নকল) (এবং তাই এটি এমইএসআই বলা হয়) যেখানে প্রয়োজন সেখানে নীচে ব্যাখ্যা করেছেন। বর্ণনা করা হয়েছে, দৃশ্যটি নিম্নলিখিত:
সমস্ত ক্ষেত্রে, ক্যাশেলিন অনুরোধটি অন্য প্রসেসর ইতিমধ্যে ডেটা সংশোধন করে স্থগিত করতে পারে।
আমি নিম্নলিখিত সেটআপটির সাথে কিছু প্রোফাইলিং করেছি: পরীক্ষার মেশিনটি (এএমডি অ্যাথলোন x৪ x2 3800+) বুট করা হয়েছিল, লং মোডে স্যুইচ করা হয়েছে (বাধা অক্ষম করা হয়েছে) এবং আগ্রহের নির্দেশটি একটি লুপে কার্যকর করা হয়েছিল, 100 পুনরাবৃত্তিগুলি অনিয়ন্ত্রিত এবং এক হাজার লুপ চক্র। লুপের বডিটি 16 বাইটে সারিবদ্ধ হয়েছিল। লুপটির আগে এবং পরে rdtsc নির্দেশনা দিয়ে সময়টি পরিমাপ করা হয়েছিল। অতিরিক্তভাবে কোনও নির্দেশ ছাড়াই একটি ডামি লুপটি কার্যকর করা হয়েছিল (যা লুপ পুনরাবৃত্তির জন্য 2 টি চক্র এবং বাকীটির জন্য 14 টি চক্র পরিমাপ করা হয়েছিল) এবং ফলাফলটি নির্দেশিকা প্রোফাইলের ফলাফল থেকে বাদ দেওয়া হয়েছিল।
নিম্নলিখিত নির্দেশাবলী পরিমাপ করা হয়েছিল:
lock cmpxchg [rsp - 8], rdx" (উভয় তুলনা ম্যাচ এবং মিল)lock xadd [rsp - 8], rdx",lock bts qword ptr [rsp - 8], 1"সমস্ত ক্ষেত্রে সময়টি মাপা হয় প্রায় 310 চক্র, ত্রুটিটি প্রায় +/- 8 চক্র ছিল
এটি একই (ক্যাশেড) স্মৃতিতে পুনরাবৃত্তি কার্যকর করার মান। অতিরিক্ত ক্যাশে মিস সহ সময়গুলি যথেষ্ট বেশি। এছাড়াও এটি সক্রিয়ভাবে 2 টি কোরের একটি দিয়েই করা হয়েছিল, সুতরাং ক্যাশেটি একচেটিয়া মালিকানাধীন ছিল এবং কোনও ক্যাশে সমন্বয় প্রয়োজন হয়নি is
ক্যাশে মিসে লক করা নির্দেশের ব্যয়টি মূল্যায়নের জন্য, আমি wbinvldলক করা নির্দেশের আগে একটি নির্দেশ যুক্ত করেছি এবং তুলনা লুপটিতে wbinvldপ্লাস একটি রেখেছি add [rsp - 8], rax। উভয় ক্ষেত্রেই ব্যয় প্রতি নির্দেশের জুটিতে প্রায় 80,000 চক্র ছিল! লক বিটিএসের ক্ষেত্রে সময়ের পার্থক্য ছিল প্রতি নির্দেশ অনুসারে 180 টি চক্র।
মনে রাখবেন যে এটি পারস্পরিক বৈকল্পিক, তবে যেহেতু লক করা অপারেশনগুলি ক্রিয়াকলাপ ক্রিয়াকলাপ, তাই সম্ভবত বিলম্বের কোনও পার্থক্য নেই।
উপসংহার: একটি লক করা অপারেশন ভারী, তবে একটি ক্যাশে মিস অনেক বেশি ভারী হতে পারে। এছাড়াও: একটি লক করা অপারেশন ক্যাশে মিস করে না। এটি কেবল ক্যাশে সিঙ্ক্রোনাইজেশন ট্র্যাফিকের কারণ হতে পারে, যখন কোনও ক্যাশলাইন একচেটিয়াভাবে মালিকানাযুক্ত না হয়।
মেশিনটি বুট করতে, আমি রিএকটিওএস প্রকল্পের ফ্রিএলডিআর এর একটি x64 সংস্করণ ব্যবহার করেছি। এখানে asm উত্স কোডটি রয়েছে:
#define LOOP_COUNT 1000
#define UNROLLED_COUNT 100
PUBLIC ProfileDummy
ProfileDummy:
cli
// Get current TSC value into r8
rdtsc
mov r8, rdx
shl r8, 32
or r8, rax
mov rcx, LOOP_COUNT
jmp looper1
.align 16
looper1:
REPEAT UNROLLED_COUNT
// nothing, or add something to compare against
ENDR
dec rcx
jnz looper1
// Put new TSC minus old TSC into rax
rdtsc
shl rdx, 32
or rax, rdx
sub rax, r8
ret
PUBLIC ProfileFunction
ProfileFunction:
cli
rdtsc
mov r8, rdx
shl r8, 32
or r8, rax
mov rcx, LOOP_COUNT
jmp looper2
.align 16
looper2:
REPEAT UNROLLED_COUNT
// Put here the code you want to profile
// make sure it doesn't mess up non-volatiles or r8
lock bts qword ptr [rsp - 8], 1
ENDR
dec rcx
jnz looper2
rdtsc
shl rdx, 32
or rax, rdx
sub rax, r8
ret
বাস-ভিত্তিক এসএমপি-তে, পারমাণবিক উপসর্গ LOCKএকটি বাসের তারের সংকেতটিকে সক্রিয় (চালু) করে LOCK#। এটি বাসে অন্যান্য সিপাস / ডিভাইস ব্যবহার করার জন্য এটি নিষিদ্ধ করবে।
পিপিআরও এবং পি 2 বই http://books.google.com/books?id=3gDmyIYvFH4C&pg=PA245&dq=lock+in تعمیر+pentium&lr=&ei=_E61S5ehLI78zQSzrqwI&cd=1#v=onepage&q=lock%20in تعمیر=20pantum ২৪ পৃষ্ঠা
লক করা নির্দেশাবলী ক্রমিক ক্রিয়াকলাপ হয় , ক্রিয়াকলাপগুলি সিঙ্ক্রোনাইজ হয় .... / আউট-অফ-অর্ডার / লকড আরএমডাব্লু / রিড-মডিফাই-লিখন = পারমাণবিক নিজেই / নির্দেশনা নিশ্চিত করে যে প্রসেসর এটি কার্যকর করার আগে লক করা নির্দেশের আগে সমস্ত নির্দেশাবলী কার্যকর করবে exec / প্রায় এখনও ফ্লাশ না করা লেখাগুলি / এটি প্রসেসরের অভ্যন্তরে সমস্ত পোস্ট লেখাগুলি পরবর্তী নির্দেশ কার্যকর করার আগে বহিরাগত মেমরিতে ফ্লাশ করতে বাধ্য করে।
/ প্রায় এসএমপি / সেমফোর এস স্টেটে ক্যাশে রয়েছে ... 0 বাইটের তারিখের জন্য একটি পঠিত এবং অকার্যকর লেনদেন জারি করে (এটি হ'ল সংযুক্ত সিপিইউতে ক্যাশে লাইনের ভাগ অনুলিপি /)