Выравнивание указателей для алгоритмов блокировки

Question

Когда calloc используется указатели на вновь выделенную память, выровнены по меньшей мере с числовым числом наименее значимых бит, что означает, что наименее значимые биты (как помеченные указатели) могут использоваться для блокировки, свободных алгоритмов, и на самом деле обычно используется в случае этих алгоритмов. Я тестировал функцию памяти на сервере linux ubuntu (x86_64 GNU/Linux, 3.10.23-xxxx-std-ipv6-64-vps), и из моих экспериментов кажется, что для 4 младших значащих бит установлено значение 0. Из то, что я прочитал, указывает, что выравнивание указателя формируется таким образом, чтобы указатель, выраженный как uintptr, был разделен на 4 (выравнивание до 2 младших значащих бит)

Каково минимальное количество наименее значимых бит в недавно выделенных указатели памяти, полученные из системы управления памятью в POSIX (linux), которые всегда устанавливаются в 0 во время процесса выделения первичной памяти?

Каково максимальное количество наименее значимых битов, которые могут использоваться как тегированные указатели на Linux-системах (например, алгоритмы блокировки)?

Как заставить компилятор выровнять новые выделенные указатели, чтобы вывести число наименее значимых бит?

Является ли выравнивание указателей влияющим на общую производительность системы и как?

Answer 1

Я боюсь, что я не могу ответить на весь ваш вопрос, но я могу сделать старт:

выравнивание указателя может не только производительность, но и изменения, необходимые, чтобы сделать ваш код работать на всех. Специально для таких вещей, как процессоры ARM, вы не можете читать числа, превышающие 1 байт, если указатель не выровнен. Это приведет к ошибке.

Если я, например, работаю с большим потоком данных, я предпочитаю, чтобы мои данные были выровнены, поэтому я могу читать больше байтов в одно и то же время, вместо этого нужно читать байт для байта, что будет стоить больше времени/CPU.

Answer 2

на x86/x86_64 чтения архитектуры/запись в память выровненной выплачиваются со стоимостью исполнения, потому что вы будете нуждаться в два опе памяти вместо одной одной: операции шины в/из памяти всегда выровнены. На GNU/Linux вы можете использовать posix_memalign & С, чтобы получить кучи выровнен памяти (человек memalign) в пространстве пользователя.

Некоторые компиляторы также поддерживает макрос, чтобы получить выровнены память о стека, например

/* GCC align declarator */ 
#define MYMEMALIGN(x, y) x __attribute__((aligned(y))) 
#endif 

, но я предполагаю, что это не имели портативные решения.

Answer 3

Выравнивание играет важную роль в оптимизации для многих связанных причин:

• эффективное использование строк кэша
• избежать отключить упреждающая выборка логик
• лучшее использование векторных регистров/инструкции (SSE, AVX) ,
• особенно в случае ввода-вывода, также может быть важно выравнивание страницы памяти.

Вы можете найти очень хорошие ссылки для архитектуры Intel здесь: http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/64-ia-32-architectures-optimization-manual.html

быстро отвечая на вопросы:

Что такое минимальное количество значащих битов в недавно выделенной памяти указатели, полученные из системы управления памятью в POSIX (linux), которые всегда установлены в 0 во время начальной памяти процесс распределения?

Это на самом деле зависит от архитектуры процессора/архитектуры, о которой вы говорите.

Какое максимальное количество значащих битов, которые могут быть использованы в качестве меченых указателей на Линукс системах (например, алгоритмы. Безблокировочного)?

же, как бывшие: вы должны использовать std::atomic или boost::atomic для того, чтобы иметь какое-то портативность, если C++ вариант.

На архитектуре Intel память и память памяти являются атомарными для 32 бит, на x86_32, для 64 на x86_64, , если данные правильно выровнены.

Если вы действительно пользуются такой низкий уровень, не забудьте заглянуть в семантике памяти, заборы памяти и так далее («Инструкции Ограждение» в вышеупомянутом руководстве)