我想知道修改std::atomic (或atomic_flag)需要多少个时钟周期，假设它使用最严格的内存模型设置？
修改C++11原子布尔变量需要多少个时钟周期？
3
- Nathan Doromal
7
10您缺少许多关键信息：处理器（架构、型号、类型），在您修改数据时该数据位于何处（缓存、主存储器、另一个处理器的缓存），系统中有多少其他处理器，以及其中有多少处理器持有原子变量的副本？ - Mats Petersson
1假设我们有Linux Ubuntu 12.04，2.5 GHz和Intel 64位架构。我关心的场景是该值已经在L1缓存中。然后有两种情况：1）没有其他线程运行，2）多个线程访问变量，但为简单起见，我们假设只有一个生产者和消费者（绑定在不同的核心上）。 - Nathan Doromal
1几十到几千之间……这不是一个足够好的答案吗？ - Mats Petersson
1这有点愚蠢的问题，答案是：取决于以下因素：a)实现是否无锁 b)是否存在拥塞 c)是否存在数据依赖性——在无锁实现且不存在拥塞和数据依赖性的情况下，它的运行速度取决于CPU可以启动新整数指令的速度（通常为每个时钟周期2-4次）。有了数据依赖性，大约需要20个周期（或者在NUMA系统上不同核心上3-5倍以上）。否则，在拥塞或锁定的情况下，需要……任意数量的周期。 - Damon
1我刚刚做了一些计时，修改我的设置中的原子布尔值的中位时间为35纳秒。这比修改简单变量要长得多。 - Nathan Doromal
显示剩余2条评论
2个回答
5
确定一次原子操作需要多少个时钟周期是相当困难的。我将尝试解释在假设使用x86处理器（如评论中所述）和运行库使用"locked"指令实现 "atomic"时会发生什么，如果这些假设有任何错误，则像俗话说的那样 "一切皆可能"。
在执行原子操作时，CPU首先将确保对（可能被缓存的）值进行“独占式”访问。这意味着向所有其他CPU发送消息，表示 "我是此变量的主人"。然后，每个其他CPU都必须刷新其副本（如果已修改），并将该值标记为“无效”，然后回复 "我完成了"。
一旦所有处理器都回复了 "我完成了"，主处理器就可以继续执行。这个过程在一个具有许多CPU(核心)的大型系统中可能需要相当长的时间（数百或数千周期）。
当然，CPU可以通过知道没有其他CPU读取此值或没有其他CPU发出写入该值的请求来优化此过程，这种情况下可以非常快速。
您可以通过编写一些代码，在两个线程中循环约1秒钟，尝试更新和读取相同的原子变量，并查看它的好坏程度。然后尝试两个 "update" 循环（因此在两个线程之间进行更新）。
在执行原子操作时，CPU首先将确保对（可能被缓存的）值进行“独占式”访问。这意味着向所有其他CPU发送消息，表示 "我是此变量的主人"。然后，每个其他CPU都必须刷新其副本（如果已修改），并将该值标记为“无效”，然后回复 "我完成了"。
一旦所有处理器都回复了 "我完成了"，主处理器就可以继续执行。这个过程在一个具有许多CPU(核心)的大型系统中可能需要相当长的时间（数百或数千周期）。
当然，CPU可以通过知道没有其他CPU读取此值或没有其他CPU发出写入该值的请求来优化此过程，这种情况下可以非常快速。
您可以通过编写一些代码，在两个线程中循环约1秒钟，尝试更新和读取相同的原子变量，并查看它的好坏程度。然后尝试两个 "update" 循环（因此在两个线程之间进行更新）。
- Mats Petersson
1
这大致相当于访问未缓存的主内存。时间在100-1000纳秒左右，或约100个时钟周期。
- Andrew Tomazos
网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的可以查看英文原文，
原文链接
原文链接