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Wie implementiert man effizient einen 64-Bit-Atomz?hler mit nur 32-Bit-Atomz?hlern?

Dec 17, 2024 am 08:38 AM

How to Efficiently Implement a 64-Bit Atomic Counter Using Only 32-Bit Atomics?

Implementieren eines 64-Bit-Atomz?hlers mit 32-Bit-Atomics

In eingebetteten Systemen wird ein 64-Bit-Atomz?hler mit nur 32 erstellt -Bit-Atomwerte sind h?ufig erforderlich. Ein g?ngiger Ansatz besteht darin, einen Generationsz?hler zu nutzen, wobei das niedrigstwertige Bit als Lesesperre dient. Es stellt sich jedoch die Frage, ob es andere m?gliche Methoden gibt und ob die vorgeschlagene Implementierung optimal ist.

Alternative Ans?tze

Die empfohlene Implementierung ist ein praktikabler Ansatz, aber es gibt sie Zu berücksichtigende alternative Methoden:

  • SeqLock-Muster: Diese Technik verwendet eine monoton steigende Zahl Generationsz?hlung mit abwechselnd ungeraden und geraden Werten. Die Leseger?te drehen sich, bis die Generationszahl stabil ist und das Lesesperrbit (niederwertigstes Bit) nicht gesetzt ist. Diese Methode bietet eine verbesserte Leistung in Szenarien mit mehreren Lesern, aber nur einem einzigen Autor.
  • Direkte 64-Bit-Atomar-Operationen: Auch wenn dies weniger verbreitet ist, unterstützen einige Systeme m?glicherweise 64-Bit-Atomar-Operationen nativ. In solchen F?llen kann die direkte Verwendung atomarer Operationen für beide H?lften des 64-Bit-Z?hlers die Notwendigkeit von Sperren oder Sequenzz?hlern überflüssig machen.

Designüberlegungen

Bezüglich der bereitgestellten Implementierung gibt es einige Bereiche, die optimiert werden k?nnen:

  • Atomic Read-Modify-Write (RMW) für die Generationsanzahl: Anstatt atomare RMW-Operationen für die Generationsanzahl zu verwenden, ist es m?glich, reine Lade- und Speichervorg?nge mit Release-Reihenfolge zu verwenden. Diese ?nderung reduziert den mit RMW-Vorg?ngen verbundenen Overhead.
  • Atomeres Inkrement für Nutzlast: Es ist nicht erforderlich, atomares RMW für die Erh?hung der Nutzlast zu verwenden; reine Ladungen, Inkremente und Speicherungen genügen. Diese ?nderung reduziert den Aufwand für die Wartung des Z?hlers weiter.

Zus?tzliche überlegungen

  • Anweisungen zum ARM-Ladepaar: Einige ARM-Architekturen unterstützen effiziente Ladepaaranweisungen (z. B. ldrd oder ldp), die gleichzeitig beide 32-Bit-H?lften von a laden k?nnen 64-Bit-Wert. Die Nutzung dieser Anweisungen kann die Leistung verbessern.
  • Compiler-Optimierungen: Compiler generieren m?glicherweise nicht immer optimalen Code für atomare Operationen auf gro?en Strukturen wie uint64_t. Die Vermeidung des atomaren Zugriffs auf solche Strukturen und die Verwendung flüchtiger Schlüsselwort- und Speicherbarrieren kann zu effizienterem Code führen.

Fazit

Die vorgeschlagene Technik zum Erstellen eines 64-Bit-Atomz?hlers unter Verwendung von 32-Bit-Atomz?hlern ist insbesondere in Szenarien mit einem einzelnen Schreiber und mehreren Lesern geeignet. In bestimmten Situationen k?nnen jedoch andere Optionen wie das SeqLock-Muster oder direkte atomare 64-Bit-Operationen besser geeignet sein. Durch die Berücksichtigung der skizzierten Designüberlegungen und die Erkundung zus?tzlicher Optimierungen k?nnen Programmierer die Effizienz ihrer Implementierungen weiter verbessern.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie implementiert man effizient einen 64-Bit-Atomz?hler mit nur 32-Bit-Atomz?hlern?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!

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