《为什么在多核处理器下需要内存屏障（MenmoryBarrier）？》

因为CPU的乱序执行技术虽然可以极大的提高流水线的工作效率，但是导致了实际运行次序和program的次序不一致，如果不做多余的防护措施，在逻辑次序上最后写入内存的数据未必最后写入。也就是说，如果你期望最后写入一个标记数据表示前面的数据都已经准备好，然后在另外一个核心上依靠判断这个标记来判定一些数据就绪，这个策略并不可靠；

比如以下代码：

char* g_Data = nullptr;//processor 1 code：
char* pTemp = new char[1000];
g_Data = pTemp;//processor 2 code:
if(g_Data != nullptr)
{//do something...
}

这样的代码，在核心2上进行判断是不准确的，有可能核心1上的g_Data的值已经不是nullptr了，但是真正的1000个char还没有new出来，也就是说核心1上的g_Data保存着pTemp[0]的地址（标记位先被存到g_Data里面了），但是后面999个char还没真正开辟出来，这样，在核心2上进行访问就会造成程序crash。

也就是说，在一个核心写入内存的数据未必真的最后写入，核与核之间作为一个整体来看的话，不能保证self-consitent。

解决的办法是在标记为被写入前，强迫CPU串行化（也就是在上面demo中g_Data被赋值前强行CPU串行化）：

char* g_Data = nullptr;//processor 1 code：
char* pTemp = new char[1000];
MemoryBarrier();//add barrier, different platform has different API
g_Data = pTemp;//processor 2 code:
if(g_Data != nullptr)
{//do something...
}

这样，在核心1上的g_Data被赋值前pTemp的内存就会是完整开辟出来的，就不会对核心2上的代码在访问g_Data的时候产生crash隐患。

另：当CPU要访问的内存存在于cache的时候，像Interxxx（如InterLockedIncrement等）这样的原子操作命令是不会被发送到总线上的，取而代之会锁住cache。加锁，其实也是会锁住cpu的cache的，如果此时该核心又被让出去其他线程使用，那么这些原有的cache会被清掉，所以大量的锁也有这个副作用。

PS：关于CPU的推测执行技术和乱序执行技术:

推测执行技术：处理器为了提高性能，会去提前猜测接下去需要执行什么动作，然后提前执行，如果发现推测错误，则回滚至正常状态。通常应用的推测执行技术都能达到80%-90%的推测准确率。需要指出的是，推测执行技术是一个大类技术的统称，包括分支预测，预读取，推测性内存访问，缓存缺失的重叠/乱序处理（MESR）等等；

乱序执行技术：当处理器遇到需要发生停顿的时间时（例如需要装在的数据发生了混存确实，需要去高延迟的内存中查找），处理器可以越过这个停顿事件，继续超前执行指令。同样，如果超前执行中发生了错误，也需要回滚至正常状态。

乱序执行的微结构框图：

posted on 2017-06-28 01:40 DeanWang 阅读(...) 评论(...) 编辑收藏

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