java - StoreLoad内存屏障

Question

我无法理解 JSR-133 Coookbook 中 StoreLoad 屏障的定义.

Store1; StoreLoad; Load2

StoreLoad barriers protect against a subsequent load incorrectly using Store1's data value rather than that from a more recent store to the same location performed by a different processor.

这是否意味着在没有 StoreLoad 屏障的情况下，处理器可以将 Store1 存储到其写入缓冲区并从其写入缓冲区加载该存储值，即使其他处理器已写入Store1 和 Load1 之间相同的内存位置并刷新到缓存？

Answer 1

是的，这是可能的，具体取决于内存排序模型。

写缓冲区通常是预调度的，这意味着外部世界尚无法观察到其中的存储。然而，为了获得更好的性能，大多数微架构允许在同一线程上执行较年轻的负载，并且如果地址与存储的地址匹配 - 可以执行数据转发以使程序尽可能快地继续，同时使负载看起来好像它是在商店之后完成的。

这对于线程内一致性来说工作得很好，但是当外部处理器访问相同的地址并可能更改数据时，负载可能来不及看到它(尽管在许多 CPU 上，如果负载可能仍然被捕获尚未完成，机器将自行修复)。

我不完全确定引用的意思是什么，但我认为可以用这个场景更好地证明这一点:

CPU0:                              CPU1: 
store [x]<--1                      
                                   store [x]<--2
                                   store [y]<--2
load  r1<--[x]                     
load  r2<--[y]                     

没有障碍的可能结果(理论上)是 r1 == 1, r2 == 2 ，这意味着 CPU1 的两个存储都已经执行(因为我们从 2 读取了 [y])，但不知何故 [x] 的旧值幸存下来(因为它被转发了)。

我不太喜欢这个例子，首先是因为，正如我所说，大多数 CPU 应该成功地监听出该加载的旧值，即使它已执行。其次 - 它过于复杂，因为他们坚持声称:

a StoreLoad is strictly necessary only for separating stores from subsequent loads of the same location(s) as were stored before the barrier

这是错误的，本地址不同时也需要屏障，如以下(经典)示例所示:

CPU0:                              CPU1: 
store [x]<--1                      store [y]<--1
load  r1<--[y]                     load r2<--[x]

这里的地址是不同的，仍然需要一个屏障来防止两个加载都读取旧值的情况(即使必须执行两个存储才能到达那里)，这要归功于加载的乱序执行.请注意，这是一个与提出的问题(存储到负载转发)不同的问题，但它证明引用是错误的。