**Многопоточное программирование на x86: сравнение методов синхронизации Test&Set и Test&Test&Set**

Delphi , Компоненты и Классы , Потоки

Многопоточное программирование на x86: сравнение методов синхронизации Test&Set и Test&Test&Set

Многопоточное программирование на современных многоядерных процессорах требует особого внимания к вопросам синхронизации и взаимного исключения. В данной статье мы рассмотрим два подхода к синхронизации потоков: Test&Set и Test&Test&Set, и определим, в каких случаях применение одного или другого метода будет более эффективным.

Оригинальный заголовок:

When to use Test&Set or Test&Test&Set?

Описание проблемы (вопрос):

В процессе многопоточного программирования на x86-архитектуре возникают сложности, особенно при использовании многоядерных процессоров. Рассмотрим четыре модели взаимодействия потоков:

1. Один писатель и один читатель.
2. Один читатель и несколько писателей.
3. Несколько читателей и один писатель.
4. Несколько читателей и несколько писателей.

Вопрос заключается в том, какой из методов блокировки общего участка памяти — Test&Set или Test&Test&Set — будет более эффективным и когда его следует использовать.

Примеры кода:

procedure TestAndSet(const oldValue, newValue: cardinal; var destination);
asm
    // Подготовка к выполнению операции
    @RepeatSpinLoop:
    push    eax                   // Сохранение старого значения
    pause                         // Подсказка для CPU о цикле ожидания
    lock    cmpxchg dword ptr [ecx], edx
    pop     eax                   // Восстановление значения
    jnz     @RepeatSpinLoop       // Повтор, если cmpxchg не удался
end;

procedure TestAndTestAndSet(const oldValue, newValue: cardinal; var destination);
asm
    // Подготовка к выполнению операции
    @RepeatSpinLoop:
    push    eax                   // Сохранение старого значения
    @SpinLoop:
    pause                         // Подсказка для CPU о цикле ожидания
    cmp     dword ptr [ecx], eax  // Проверка перед Test&Set
    jnz     @SpinLoop
    lock    cmpxchg dword ptr [ecx], edx
    pop     eax                   // Восстановление значения
    jnz     @RepeatSpinLoop       // Повтор, если cmpxchg не удался
end;

Анализ методов:

Метод Test&Set выполняет проверку и установку блокировки атомарно, что может быть быстрее в некоторых случаях, особенно если конкуренция за блокировку невысока. Test&Test&Set же сначала выполняет проверку без блокировки, что может уменьшить нагрузку на систему при частых неудачных попытках захвата блокировки.

Подтвержденный ответ:

Использование Test&Test&Set (TTAS) является хорошей практикой, так как он "ждет" подходящего момента для выполнения атомарной операции сравнения и обмена (CAS). Это распространенная практика в Java и .NET для работы с многопоточностью. Однако стоит отметить, что операцию CAS удалось оптимизировать в последнее время, и на современных процессорах результаты могут быть схожими.

Рекомендации:

• При использовании циклов ожидания (spin loops) следует применять экспоненциальное уменьшение времени ожидания (backoff), чтобы избежать излишней нагрузки на процессор.
• В некоторых случаях может быть полезно использовать функцию SwitchToThread вместо pause.
• Рекомендуется использовать высокоуровневые библиотеки и фреймворки для работы с многопоточностью, такие как OmniThreadLibrary для Delphi, которые уже содержат оптимизированные решения для синхронизации потоков.

Заключение:

Выбор между Test&Set и Test&Test&Set зависит от конкретных условий работы программы, включая частоту доступа к общим ресурсам, тип задач, выполняемых потоками, и конфигурацию аппаратного обеспечения. В некоторых случаях разница в производительности может быть несущественной, но в других — критичной для общей производительности системы.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Описание Context: В статье рассматривается многопоточное программирование на архитектуре x86 и сравниваются методы синхронизации потоков Test&Set и Test&Test&Set.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Потоки ::