c - 如何强制 cpu 核心刷新 c 中的存储缓冲区？

Question

我有一个应用程序，它有 2 个线程，线程 A 与核心 1 的关联性和线程 B 与核心 2 的关联性，
核心 1 和核心 2 在同一个 x86 插槽中。

线程 A 忙于整数 x 的自旋，线程 B 在某些情况下会增加 x，当线程 B 决定增加 x 时，它会使 x 所在的缓存行失效，并根据 x86 MESI 协议(protocol)存储新的 x 存储缓冲区在 core2 接收到无效 ack 之前，然后在 core2 接收到无效 ack 之后，core2 刷新存储缓冲区。

我想知道，core2 收到无效确认后是否立即刷新存储缓冲区？!有没有机会我可以强制 cpu 用 ​​c 语言刷新存储缓冲区？!因为在我的情况下，core1 spining x 中的线程 A 应该尽早获得 x 新值。

Answer 1

核心总是尽可能快地将其存储缓冲区提交到 L1d 缓存(因此变得全局可见)，以便为更多存储腾出空间。
您可以使用屏障(如 atomic_thread_fence(memory_order_seq_cst )使线程等待其存储在进行任何更多加载或存储之前变为全局可见，但这通过阻塞该核心而不是通过加速刷新存储缓冲区来工作。
显然，为了避免 C11 中未定义的行为，变量必须是 _Atomic .如果只有一位作者，您可以使用 tmp = atomic_load_explicit(&x, memory_order_relaxed)和 tmp+1 的 store_explicit以避免更昂贵的 seq_cst 存储或原子 RMW。 acq/rel 排序也可以，只是避免使用默认的 seq_cst，并避免使用 atomic_fetch_add如果只有一位作家，RMW。
如果只有一个线程修改它，而其他线程以只读方式访问它，则不需要整个 RMW 操作是原子的。

在另一个核心可以读取您写入的数据之前，它必须从将其写入 L3 缓存的核心的 L1d 中的修改状态，然后从那里到达读取器核心的 L1d。
您也许可以加快这部分的速度，这发生在数据离开存储缓冲区之后。但是你能做的有用的不多。你不想 clflush/clflushopt ，这将完全回写+逐出缓存行，因此如果其他内核在此过程中没有尝试读取它(如果可能的话)，则必须从DRAM中获取它。
冰湖有 clwb 这(希望)将数据缓存并强制写回DRAM。但这再次迫使数据实际上一直传输到 DRAM，而不仅仅是共享的外部缓存，因此它会消耗 DRAM 带宽并且可能比我们想要的要慢。 (Skylake-Xeon 也有，但是 handles it the same as clflushopt 。我期待并希望 Ice Lake 客户端/服务器有/将有一个正确的实现。)

Tremont (successor to Goldmont Plus , atom/silvermont系列 ) 有 _mm_cldemote ( cldemote )。这与 SW 预取相反；将缓存线写入 L3 是可选的性能提示，但不会强制它进入 DRAM 或其他任何东西。

如果没有特殊说明，也许您可​​以写入在 L2 和 L1d 缓存中别名相同集合的 8 个其他位置，从而强制冲突驱逐 .这将在写入线程中花费额外的时间，但可以使数据更快地提供给其他想要读取它的线程。我没试过这个。
这也可能会驱逐其他线路，花费更多的 L3 流量 = 系统范围的共享资源，而不仅仅是在生产者线程中花费时间。您只会考虑延迟，而不是吞吐量，除非其他行是您想要编写和驱逐的行。