cpu乱序执行

CPU乱序执行问题

CPU为了提高执行效率,会在一条指令执行的过程中(比如去内存读数据,读数据的过程相较于CPU的执行速度慢100倍以上,cpu处于等待状态),这个时候cpu会分析接下来的指令是否正在执行的指令相关联,如果不相关,那么cpu就会去执行接下来的指令,这就是造成cpu执行指令乱序问题的原因. 怎么证明cpu…

http://blog.163.com/zhaojie_ding/blog/static/1729728952007925111324379/?suggestedreading 处理器的乱序和并发执行目前的高级处理器,为了提高内部逻辑元件的利用率以提高运行速度,通常会采用多指令发射.乱序执行等各种措施.现在普遍使用的一些超标量处理器通常能够在一个指令周期内并发执行多条指令.处理器从L1 I-Cache预取了一批指令后,就会分析找出那些互相没有关联可以并发执行的指令,然后送到几个独立的执行单…

cpu 乱序执行与问题【转】

转自:https://blog.csdn.net/lizhihaoweiwei/article/details/50562732 版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明.本文链接:https://blog.csdn.net/lizhihaoweiwei/article/details/50562732“CPU执行乱序”是一个常见的话题,鉴于自己一直对这个概念存在些许理解的差池,故今日写一篇文章留作备忘.注,这里仅仅讨论CPU执行乱序…

CPU乱序执行基础 —— Tomasulo算法及执行过程

朋友们可以关注下我的公众号,获得最及时的更新: IBM 360/91浮点单元最先实现Tomasulo算法从而允许乱序执行.360体系只有4个双精度浮点寄存器,限制了编译器调度的有效性.而且,IBM 360/91的访存和浮点延迟都很长,如果顺序执行指令,虽然只有RAW hazard,但是后面无关的指令只能被stall.如果乱序执行,还会额外引入WAR和WAW hazard.Tomasulo算法通过Register renaming解决了这些问题. Tomasulo算法1966年提出,设计目标是让编…

C和C++中的volatile、内存屏障和CPU缓存一致性协议MESI

目录 1. 前言2 2. 结论2 3. volatile应用场景3 4. 内存屏障(Memory Barrier)4 5. setjmp和longjmp4 1) 结果1(非优化编译:g++ -g -o x x.cpp -O0) 5 2) 结果2(优化编译:g++ -g -o x x.cpp -O2) 6 6. 不同CPU架构的一致性模型6 7. x86-TSO7 8. C++标准库对内存顺的支持7 1) 头文件<stdatomic.h> 7 2) 头文件<atomic> 8 附1:…

CPU Meltdown和Spectre漏洞分析

一.背景: 1月4日,国外爆出了整个一代处理器都存在的灾难性漏洞:Meltdown和Spectre. 几乎影响了全球20年内所有cpu处理器:这两个漏洞可以使攻击者通过利用并行运行进程的方式来破坏处理器的特权内存,通俗的来说:攻击者能够窃取系统中任何数据. 目前,所有安全厂商都对这两个漏洞详细信息以及攻击方式进行复现和验证,但是讲解的都非常专业,难懂.所以我从网上搜寻了多个分析文章,结合个人简单理解,提取了如下一些内容,简单介绍下这次的漏洞: (由于本人对硬件技术了解有限以及目前爆出来的资料不是…

现代cpu的合并写技术对程序的影响

对于现代cpu而言,性能瓶颈则是对于内存的访问.cpu的速度往往都比主存的高至少两个数量级.因此cpu都引入了L1_cache与L2_cache,更加高端的cpu还加入了L3_cache.很显然,这个技术引起了下一个问题: 如果一个cpu在执行的时候需要访问的内存都不在cache中,cpu必须要通过内存总线到主存中取,那么在数据返回到cpu这段时间内(这段时间大致为cpu执行成百上千条指令的时间,至少两个数据量级)干什么呢? 答案是cpu会继续执行其他的符合条件的指令.比如cpu有一个指令序列…

浅谈原子操作、volatile、CPU执行顺序

浅谈原子操作.volatile.CPU执行顺序在计算机发展的鸿蒙年代,程序都是顺序执行,编译器也只是简单地翻译指令,随着硬件和软件的飞速增长,原来的工具和硬件渐渐地力不从心,也逐渐涌现出各路大神在原来的基础上进行优化,有些优化是完全地升级,而有些优化则是建立在牺牲其他性能之上,当然这种优化在大多数情况下是正向的,只是在某些时候会体现出负面的效果,今天我们就来谈谈那些由于软硬件的优化产生的问题. 原子操作和锁机制学过C语言的我们都知道一个概念:程序是顺序执行的.但是由于操作系统的存在,这个概念…

C++11 并发指南七(C++11 内存模型一：介绍)

第六章主要介绍了 C++11 中的原子类型及其相关的API,原子类型的大多数 API 都需要程序员提供一个 std::memory_order(可译为内存序,访存顺序) 的枚举类型值作为参数,比如:atomic_store,atomic_load,atomic_exchange,atomic_compare_exchange 等 API 的最后一个形参为 std::memory_order order,默认值是 std::memory_order_seq_cst(顺序一致性).那么究竟什么是 s…

内存屏障（Memory barrier）-- 转发

本文例子均在 Linux(g++)下验证通过,CPU 为 X86-64 处理器架构.所有罗列的 Linux 内核代码也均在(或只在)X86-64 下有效. 本文首先通过范例(以及内核代码)来解释 Memory barrier,然后介绍一个利用 Memory barrier 实现的无锁环形缓冲区. Memory barrier 简介程序在运行时内存实际的访问顺序和程序代码编写的访问顺序不一定一致,这就是内存乱序访问.内存乱序访问行为出现的理由是为了提升程序运行时的性能.内存乱序访问主要发生在两个…

并行计算之Memory barrier（内存

本文转载自:http://name5566.com/4535.html 参考文献列表:http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_barrierhttp://en.wikipedia.org/wiki/Out-of-order_executionhttps://www.kernel.org/doc/Documentation/memory-barriers.txt 本文例子均在 Linux(g++)下验证通过,CPU 为 X86-64 处理器架构.所有罗列的 Linu…

c++11 内存模型解读

c++11 内存模型解读关于乱序说到内存模型,首先需要明确一个普遍存在,但却未必人人都注意到的事实:程序通常并不是总按着照源码中的顺序一一执行,此谓之乱序,乱序产生的原因可能有好几种: 编译器出于优化的目的,在编译阶段将源码的顺序进行交换. 程序执行期间,指令流水被 cpu 乱序执行. inherent cache 的分层及刷新策略使得有时候某些写读操作的从效果上看,顺序被重排. 以上乱序现象虽然来源不同,但从源码的角度,对上层应用程序来说,他们的效果其实相同:写出来的代码与最后被执行的代码…

理解 Memory barrier

理解 Memory barrier(内存屏障) 发布于 2014 年 04 月 21 日2014 年 05 月 15 日作者 name5566 参考文献列表:http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_barrierhttp://en.wikipedia.org/wiki/Out-of-order_executionhttps://www.kernel.org/doc/Documentation/memory-barriers.txt 本文例子均在 Linux(g+…

C++11并发内存模型学习

C++11标准已发布多年,编译器支持也逐渐完善,例如ms平台上从vc2008 tr1到vc2013.新标准对C++改进体现在三方面:1.语言特性(auto,右值,lambda,foreach):2.标准库(智能指针,容器,函数式编程):3.还有最重要,又最容易被忽视的改进,并发内存模型标准的制定. 什么是内存模型? 输入一定的内存操作序列,得到一定的内存结果,这种对应关系的集合,就是内存模型,任何一种CPU架构,都有该架构对应的内存模型.C++语言规范定义了一个虚拟机,这个虚拟机的指令集就…

MySQL · 引擎特性 · InnoDB 同步机制

前言现代操作系统以及硬件基本都支持并发程序,而在并发程序设计中,各个进程或者线程需要对公共变量的访问加以制约,此外,不同的进程或者线程需要协同工作以完成特征的任务,这就需要一套完善的同步机制,在Linux内核中有相应的技术实现,包括原子操作,信号量,互斥锁,自旋锁,读写锁等.InnoDB考虑到效率和监控两方面的原因,实现了一套独有的同步机制,提供给其他模块调用.本文的分析默认基于MySQL 5.6,CentOS 6,gcc 4.8,其他版本的信息会另行指出. 基础知识同步机制对于其他数据库模…

理解 Memory barrier（内存屏障）无锁环形队列

原文:https://www.cnblogs.com/my_life/articles/5220172.html Memory barrier 简介程序在运行时内存实际的访问顺序和程序代码编写的访问顺序不一定一致,这就是内存乱序访问.内存乱序访问行为出现的理由是为了提升程序运行时的性能.内存乱序访问主要发生在两个阶段: 编译时,编译器优化导致内存乱序访问(指令重排) 运行时,多 CPU 间交互引起内存乱序访问 Memory barrier 能够让 CPU 或编译器在内存访问上有序.一个 Mem…

Memory barrier 简介

Memory barrier Memory barrier 简介程序在运行时内存实际的访问顺序和程序代码编写的访问顺序不一定一致,这就是内存乱序访问.内存乱序访问行为出现的理由是为了提升程序运行时的性能.内存乱序访问主要发生在两个阶段: 编译时,编译器优化导致内存乱序访问(指令重排) 运行时,多 CPU 间交互引起内存乱序访问 Memory barrier 能够让 CPU 或编译器在内存访问上有序.一个 Memory barrier 之前的内存访问操作必定先于其之后的完成.Memory bar…

理解 Memory barrier（内存屏障）【转】

转自:http://name5566.com/4535.html 参考文献列表:http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_barrierhttp://en.wikipedia.org/wiki/Out-of-order_executionhttps://www.kernel.org/doc/Documentation/memory-barriers.txt 本文例子均在 Linux(g++)下验证通过,CPU 为 X86-64 处理器架构.所有罗列的 Linux 内…

barrier 和 preempt_disable() 学习【转】

#define preempt_disable() \ do{ \ inc_preempt_count(); \ barrier(); \ }while(0) 一.这个barrier 在干什么... 内存屏障出现因为编译器或现在的处理器常会自作聪明地对指令序列进行一些处理,比如数据缓存,读写指令乱序执行等等.如果优化对象是普通内存,那么一般会提升性能而且不会产生逻辑错误.但如果对 I/O操作进行类似优化很可能造成致命错误.所以要使用内存屏障,以强制该语句前后的指令以正确的次序完成.其实在指…

atomic用法

memory order 源码变成可执行程序,一般由预编译,编译,汇编,链接.源码重排序一般分为编译期重排序和运行期重排序. 编译期重排序:编译器在不改变单线程程序的语义的前提下,可以重新安排语句的执行顺序.在不改变程序的语义的前提下,尽可能减少寄存器的读取,存储次数,充分复用寄存器的存储值. CPU乱序执行名称语义 memory_order_relaxed Relaxed语义 memory_order_consume Release-Acquire语义 mem…

jvm（三）指令重排 & 内存屏障 & 可见性 & volatile & happen before

参考文档: https://tech.meituan.com/java-memory-reordering.html http://0xffffff.org/2017/02/21/40-atomic-variable-mutex-and-memory-barrier/ 内存可见性:http://blog.csdn.net/ty_laurel/article/details/52403718 一.什么是重排序重排序分为2种编译期指令重排通过调整代码中的指令顺序,在不改变代码语义的前提下,对变…

win10系统优化方法及chkdsk工具使用

发现安装了测试版的Win10真的很慢!其实Win10在每次升级后,的确会比老版慢上很多,这只要是因为新增加的安全功能,往往会对系统速度造成拖累.但有很多方法都可以让你的系统运行如飞. http://baijiahao.baidu.com/s?id=1643647545770667883&wfr=spider&for=pc 1. 关闭不必要服务 Win10中有一些服务是不需要打开的,就比方说Connected User Experiences and Telemetry,它是微软中一项外围服…

C++关键字总结【新手必学】

const 关键字——常量const 与definedefine是预编译器的编译指令,它从C语言兼容下来,工作方式与文本编辑器中的全局搜索和替换相似.define定义的常量的意义在它开始的地方持续到文件结束,在预编译阶段,预编译器已经将所有define删除,并展开所有的宏定义.它单纯只做文本替换,没有类型安全检查,define命令会很容易引入错误,并且这种错误很难发觉,因此C++中用const取代define预编译指令.另外很多人在学习Python的过程中,往往因为没有好的教程或者没人指导从而导…

memory barrier 内存屏障编译器导致的乱序

小结: 1. 很多时候,编译器和 CPU 引起内存乱序访问不会带来什么问题,但一些特殊情况下,程序逻辑的正确性依赖于内存访问顺序,这时候内存乱序访问会带来逻辑上的错误, 2. https://github.com/torvalds/linux/blob/master/Documentation/memory-barriers.txt#L111 ============================ ABSTRACT MEMORY ACCESS MODEL ===================…

volatile的内存屏障的坑

请看下面的代码并尝试猜测输出: 可能一看下面的代码你可能会放弃继续看了,但如果你想要彻底弄明白volatile,你需要耐心,下面的代码很简单! 在下面的代码中,我们定义了4个字段x,y,a和b,它们被初始化为0 然后,我们创建2个分别调用Test1和Test2的任务,并等待两个任务完成. 完成两个任务后,我们检查a和b是否仍为0, 如果是,则打印它们的值. 最后,我们将所有内容重置为0,然后一次又一次地运行相同的循环. using System; using System.Threading;…

C++ 11 多线程初探-std::memory_order

std::memory_order(可译为内存序,访存顺序) 动态内存模型可理解为存储一致性模型,主要是从行为(behavioral)方面来看多个线程对同一个对象同时(读写)操作时(concurrency)所做的约束,动态内存模型理解起来稍微复杂一些,涉及了内存,Cache,CPU 各个层次的交互,尤其是在共享存储系统中,为了保证程序执行的正确性,就需要对访存事件施加严格的限制. 假设存在两个共享变量a, b,初始值均为 0,两个线程运行不同的指令,如下表格所示,线程 1 设置 a 的值为 1,…

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