6.60.23 Функции PowerPC аппаратной транзакционной памяти

GCC предоставляет два интерфейса для доступа к инструкциям аппаратной транзакционной памяти (HTM), доступным на некоторых процессорах семейства PowerPC (например, POWER8). Два интерфейса представлены низкоуровневым интерфейсом, состоящим из встроенных функций, специфичных для PowerPC, и высокоуровневым интерфейсом, состоящим из встроенных функций, общих для PowerPC и S/390.

6.60.23.1 Встроенные функции PowerPC HTM низкого уровня

Следующие встроенные функции низкого уровня доступны с -mhtm или -mcpu=CPU, где CPU — ‘power8’ или более поздняя версия. Они все генерируют машинные инструкции, которые являются частью имени.

Встроенные функции HTM (за исключением __builtin_tbegin) возвращают полное 4-битовое значение регистра состояния, установленное соответствующей аппаратной инструкцией. Заголовочный файл htmintrin.h определяет некоторые макросы, которые могут использоваться для расшифровки возвращаемого значения. Встроенная функция __builtin_tbegin возвращает простое значение true или false, в зависимости от того, была ли успешно начата транзакция или нет. Аргументы встроенных функций точно соответствуют типу и порядку операндов соответствующей аппаратной инструкции, за исключением встроенной функции __builtin_tcheck, которая не принимает никаких входных аргументов. Обратитесь к руководству ISA для описания операндов каждой инструкции.

unsigned int __builtin_tbegin (unsigned int)
unsigned int __builtin_tend (unsigned int)

unsigned int __builtin_tabort (unsigned int)
unsigned int __builtin_tabortdc (unsigned int, unsigned int, unsigned int)
unsigned int __builtin_tabortdci (unsigned int, unsigned int, int)
unsigned int __builtin_tabortwc (unsigned int, unsigned int, unsigned int)
unsigned int __builtin_tabortwci (unsigned int, unsigned int, int)

unsigned int __builtin_tcheck (void)
unsigned int __builtin_treclaim (unsigned int)
unsigned int __builtin_trechkpt (void)
unsigned int __builtin_tsr (unsigned int)

В дополнение к вышеперечисленным встроенным функциям HTM, мы добавили встроенные функции для некоторых распространенных расширенных мнемоник инструкций HTM:

unsigned int __builtin_tendall (void)
unsigned int __builtin_tresume (void)
unsigned int __builtin_tsuspend (void)

Обратите внимание, что семантика вышеперечисленных встроенных функций HTM должна имитировать семантику блокировки, используемую для критических разделов. Встроенные функции, которые используются для создания новой транзакции или перезапуска приостановленной транзакции, должны иметь семантику приобретения блокировки, в то время как встроенные функции, которые завершают или приостанавливают транзакцию, должны иметь семантику освобождения блокировки. В частности, это должно имитировать семантику блокировки, как указано в C++11, например: приобретение блокировки — как если бы выполнялось __atomic_exchange_n(&globallock,1,__ATOMIC_ACQUIRE), возвращающее 0, а освобождение блокировки — как если бы выполнялась __atomic_store(&globallock,0,__ATOMIC_RELEASE), где globallock — неявная определяемая реализацией блокировка, используемая для всех транзакций. Аппаратные инструкции HTM, связанные со встроенными функциями, изначально обеспечивают требуемые аппаратные барьеры для приобретения и освобождения. Однако компилятор также должен быть запрещён от перемещения загрузок и сохранений через встроенные функции таким образом, чтобы нарушить их семантику. Это было достигнуто путем добавления барьеров памяти к связанным инструкциям HTM (это консервативный подход для обеспечения семантики приобретения и освобождения). Более ранние версии компилятора не рассматривали инструкции HTM как барьеры памяти. Был добавлен макрос __TM_FENCE__, который можно использовать для определения того, рассматривает ли текущий компилятор инструкции HTM как барьеры памяти или нет. Это позволяет пользователю явно добавлять барьеры памяти в свой код при использовании более старой версии компилятора.

Следующий набор встроенных функций предназначен для доступа к специальным регистрам, специфичным для HTM.

unsigned long __builtin_get_texasr (void)
unsigned long __builtin_get_texasru (void)
unsigned long __builtin_get_tfhar (void)
unsigned long __builtin_get_tfiar (void)

void __builtin_set_texasr (unsigned long);
void __builtin_set_texasru (unsigned long);
void __builtin_set_tfhar (unsigned long);
void __builtin_set_tfiar (unsigned long);

Пример использования этих встроенных функций низкого уровня может выглядеть следующим образом:

#include <htmintrin.h>

int num_retries = 10;

while (1)
  {
    if (__builtin_tbegin (0))
      {
        /* Transaction State Initiated.  */
        if (is_locked (lock))
          __builtin_tabort (0);
        ... transaction code...
        __builtin_tend (0);
        break;
      }
    else
      {
        /* Transaction State Failed.  Use locks if the transaction
           failure is "persistent" or we've tried too many times.  */
        if (num_retries-- <= 0
            || _TEXASRU_FAILURE_PERSISTENT (__builtin_get_texasru ()))
          {
            acquire_lock (lock);
            ... non transactional fallback path...
            release_lock (lock);
            break;
          }
      }
  }

Была добавлена ещё одна встроенная функция, которая возвращает значение 2-битового поля состояния транзакции регистра состояния машины (MSR), как хранится в CR0.

unsigned long __builtin_ttest (void)

Эта встроенная функция может использоваться для определения текущего состояния транзакции, используя следующий пример кода:

#include <htmintrin.h>

unsigned char tx_state = _HTM_STATE (__builtin_ttest ());

if (tx_state == _HTM_TRANSACTIONAL)
  {
    /* Code to use in transactional state.  */
  }
else if (tx_state == _HTM_NONTRANSACTIONAL)
  {
    /* Code to use in non-transactional state.  */
  }
else if (tx_state == _HTM_SUSPENDED)
  {
    /* Code to use in transaction suspended state.  */
  }

6.60.23.2 Встроенные функции PowerPC HTM высокого уровня

Следующий высокоуровневый интерфейс HTM предоставляется путем включения <htmxlintrin.h> и использования -mhtm или -mcpu=CPU, где CPU — ‘power8’ или более поздняя версия. Этот интерфейс общий для PowerPC и S/390, что позволяет пользователям написать одно реализующее HTM исходный код, который может быть скомпилирован и выполнен на любой из систем.

long __TM_simple_begin (void)
long __TM_begin (void* const TM_buff)
long __TM_end (void)
void __TM_abort (void)
void __TM_named_abort (unsigned char const code)
void __TM_resume (void)
void __TM_suspend (void)

long __TM_is_user_abort (void* const TM_buff)
long __TM_is_named_user_abort (void* const TM_buff, unsigned char *code)
long __TM_is_illegal (void* const TM_buff)
long __TM_is_footprint_exceeded (void* const TM_buff)
long __TM_nesting_depth (void* const TM_buff)
long __TM_is_nested_too_deep(void* const TM_buff)
long __TM_is_conflict(void* const TM_buff)
long __TM_is_failure_persistent(void* const TM_buff)
long __TM_failure_address(void* const TM_buff)
long long __TM_failure_code(void* const TM_buff)

Используя этот общий набор встроенных функций HTM, мы можем создать более переносимую версию примера HTM в предыдущем разделе, которая будет работать как на PowerPC, так и на S/390:

#include <htmxlintrin.h>

int num_retries = 10;
TM_buff_type TM_buff;

while (1)
  {
    if (__TM_begin (TM_buff) == _HTM_TBEGIN_STARTED)
      {
        /* Transaction State Initiated.  */
        if (is_locked (lock))
          __TM_abort ();
        ... transaction code...
        __TM_end ();
        break;
      }
    else
      {
        /* Transaction State Failed.  Use locks if the transaction
           failure is "persistent" or we've tried too many times.  */
        if (num_retries-- <= 0
            || __TM_is_failure_persistent (TM_buff))
          {
            acquire_lock (lock);
            ... non transactional fallback path...
            release_lock (lock);
            break;
          }
      }
  }

Далее: Функции PowerPC атомарных операций с памятью, Предыдущее: Встроенные функции PowerPC AltiVec/VSX, Вверх: Встроенные функции целевых платформ [Оглавление][Указатель]