A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence—第四章TSO

最新推荐文章于 2025-06-22 20:45:37 发布
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分类专栏： computer architecture computer 文章标签： Memory Consistency TSO model
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/shuiliusheng/article/details/81255754
本文介绍了TSO模型，作为SC模型的放松版，旨在提高处理器性能。TSO通过Write Buffer允许Store指令延迟处理，Load指令可提前获取数据，但可能导致数据不一致。FENCE指令用于恢复顺序，程序员需使用它来确保软件层面的等价性。TSO在原子操作中需特别注意避免Store-Store约束的违反。

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A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence—第四章TSO

  1. Motivation of TSO

    • SC模型的要求：要求每个处理器完成存储的操作必须严格符合Program Order，完全保证四种约束（L->L，L->S，S->L，S->S）
    • SC模型的限制：严格的约束限制了处理器动态调度和执行的能力，也限制着处理器的性能
    • TSO模型出现的原因：期望放松一些约束，使得某些情况下，处理器可以使用更多的优化方式，从而提高性能

  2. SC存在的性能问题

    这里写图片描述

    • 问题1：尽管两个store miss的处理延迟可以相互掩盖，但是后续无关指令仍要在miss处理完成之后才能够执行
    • 问题2：虽然Load指令和之前的Store指令有相关，但是Load指令却需要Store完成处理完成之后才能获取到新的数据，尽管这个数据在之前就已知
    • 问题分析：
      • 问题1和问题2都是由于Store miss的长延迟而带来的问题
      • 在程序执行过程中，Load的重要性应该比Store高
      • 如果能够掩盖Store的处理时间，性能将能够提升
      • 如果能够使得Store之后的Load提前获取数据，性能也将能够提升

  3. 使用Write Buffer解决SC存在的问题

    • Write Buffer功能：存储提交
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A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence—第五章 Relaxed Memory Model
shuiliusheng的专栏
07-28 1637
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A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence
shuiliusheng的专栏
07-27 990
A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence 前三章阅读笔记 Memory consistency ​ For a shared memory machine, the memory consistency model defines the architecturally visible behavior of its mem...
第八章 目录一致性协议 A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence - 2nd Edition
最新发布
eloudy的专栏
06-22 711
目录协议的核心创新在于建立一个目录，用于维护每个块的一致性状态的全局视图。目录跟踪哪些缓存持有每个块以及块的状态。想要发出一致性请求（如 GetS）的缓存控制器会将请求直接发送到目录（即单播消息），目录查询块的状态以确定后续操作。例如，目录状态可能表明请求的块由核心 C2 的缓存拥有，因此请求应转发给 C2（如使用新的 Fwd-GetS 请求）以获取块的副本。当 C2 的缓存控制器收到转发请求时，会向请求缓存控制器单播响应。对比目录协议和窥探协议的基本操作具有启发性。
《A primer on memory consistency and cache coherence》第一版翻译本
vivo01的专栏
03-02 1600
工作中出于兴趣翻译了此书，有需要的朋友可以去看看，业余时间翻译，有不懂的请结合英文原版查看 内存一致性模型入门的翻译说明 - 知乎 1 Introduction to Consistency and Coherence - 知乎多数现代计算机系统以及绝大多数多核芯片都支持硬件共享内存。在这种共享内存的系统中，每个处理器的核心可以读写同一个共享的地址空间。这些设计出发点是为获得不同的好处，如高性能，低功耗以及低成本。当然，在…https://zhuanlan.zhihu.com/p/4607378292
00-A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence
07-29
A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence，主要介绍了Memory同一性和cache一致性的定义以及相关模型和协议。例如SC模型，TSO模型，松散序模型和cache一致性的两种协议：snoopy协议和目录一致性协议。对于学习比较有用
第三章：内存一致性的动机与顺序一致性 A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence - 2nd Edition
eloudy的专栏
05-09 960
上一小节中的示例说明了共享内存行为很微妙，这凸显了精确定义以下两点的重要性：(a) 程序员可以期望的行为；(b) 系统实现者可以使用的优化。内存一致性模型消除了这些问题的歧义。内存一致性模型，或更简单地说，内存模型，是对使用共享内存执行的多线程程序的允许行为的规范。对于使用特定输入数据执行的多线程程序，它指定了动态加载操作可能返回的值。与单线程执行不同，多线程执行通常允许多种正确的行为。
TSOPRIMER
06-04
TSO PRIMER FOR HOST MAINFRAME
CACHE COHERENCE TECHNIQUES FOR MULTICORE PROCESSORS
10-09
讲述多处理器、缓存一致性相关的内容。适合做底层开发，内核开发等相关的朋友。
《内存一致性与缓存一致性的入门指南》—— 探索并发编程的新视角
gitblog_00028的博客
04-07 405
《内存一致性与缓存一致性的入门指南》—— 探索并发编程的新视角 在这个多核处理器的时代，理解和掌握内存一致性与缓存一致性是编写高效、可预测的并发程序的关键。 是一个专门为开发者设计的开源项目，旨在深入浅出地解析这一复杂主题。 项目简介 该项目由 kaitoukito 提供，是一个关于内存一致性模型和缓存一致性策略的知识宝库。通过一系列精心编排的文章和示例，它解释了如何在分布式系统中保持数据的一致性...
Memory Consistency and Cache Coherence—— cache一致性协议（MESI）
a7980718的专栏
06-15 1837
    cache监听一致性主要是获得cache的总线访问权，比如core1和core2同时写入相同的地址，会交由总线进行仲裁，确定哪个核先写入，在获得写入权限后，会通过总线广播使地址失效。一般的smp架构cpu cache结构如下图： 其中分为三级cache，第一级和第二级cache是处理器独有的，第三级cache是共享的，L1cache分为指令cache，数据cache。intel co...
内存一致性模型指南
夯实技术基础
01-14 1854
了解内存一致性模型（Memory consistency model）在计算机体系结构中的作用以及当前编程语言中的内存模型的作用（比如Java内存模型），通过实例了解顺序一致性模型，并且通过顺序一致性模型建立对内存模型的整体认知。
异构系统的一致性学习笔记
Chillyyy的博客
09-19 2078
在介绍 GPU 的一致性，或者说任何其他的什么缓存一致性之前。首先需要澄清一个概念，即什么是一致性。一致性分为两个维度和Coherence，这是两个密切相关但各自侧重不同的术语。
第一章：A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence - 2nd Edition
eloudy的专栏
05-02 1061
这本入门读物的第二版与近十年前（2011 年）出版的第一版有所不同，主要是新增了两章内容，并且做了一些小的改动。新增的第 10 章讨论了非 CPU 加速器方面的前沿研究成果，主要是通用图形处理器（GPU），这类加速器通常将一致性和缓存一致性结合起来实现。新增的第 11 章介绍了自这本入门读物第一版发行以来在一致性和缓存一致性方面取得重大进展的形式化研究工作和工具。其他改动相对较小，包括以下内容：第 2 章扩展了缓存一致性的定义，纳入了与第 10 章中类似 GPU 的解决方案；
a primer on memory consistency and cache coherence pdf
08-18
《关于内存一致性和缓存一致性的简明知识指南》是一本关于计算机内存一致性和缓存一致性的PDF文件。该文件提供了对这两个概念的基本介绍和详细解释。 计算机系统通常包含多个处理器和多级缓存，这些处理器同时访问共享的内存。内存一致性和缓存一致性是确保多个处理器对共享内存的访问保持正确顺序性的关键问题。 内存一致性是指在多处理器系统中，对共享内存的读写操作必须按照一定的顺序进行，以确保不会出现不一致的结果。这涉及到处理器之间的交互和数据的同步。 缓存一致性是指处理器的缓存与主存之间的数据一致性。当处理器对内存的写操作时，这些写操作可能首先被缓存，然后再写入主存。其他处理器可能会从缓存中读取数据，因此需要保证缓存中的数据与主存中的数据保持一致。 《关于内存一致性和缓存一致性的简明知识指南》详细解释了各种内存一致性模型和缓存一致性协议，并介绍了如何在设计和实现多处理器系统时考虑这些问题。它还提供了一些示例，帮助读者更好地理解内存一致性和缓存一致性的概念。 该知识指南还讨论了一些解决内存一致性和缓存一致性问题的技术，如屏障指令、缓存一致性协议和一致性模型的优缺点等。读者可以通过阅读这本PDF文件深入了解内存一致性和缓存一致性相关的概念和技术，从而更好地理解和优化多处理器系统的性能。
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