In this work we analyse the efficiency of atomic operations compare-and-swap (CAS), fetch-and-add (FAA), swap (SWP), load and store on modern multicore processors. These operations implemented in hardware as processor instructions are highly demanded in multithreaded programming (design of thread locks and non-blocking data structures). In this article we study the influence of cache coherence protocol, size and locality of the data on the latency of the operations. We developed a benchmark for analyzing the dependencies of throughput and latency on these parameters. We present the results of the evaluation of the efficiency of atomic operations on modern x86-64 processors and give recommendations for the optimizations. Particularly we found atomic operations, which have minimum (load), maximum (“successful CAS”, store) and comparable (“unsuccessful CAS”, FAA, SWP) latency. We showed that the choice of a processor core to perform the operation and the state of cache-line impact on the latency at average 1.5 and 1.3 times respectively. The suboptimal choice of the parameters may increase the throughput of atomic operations from 1.1 to 7.2 times. Our evidences may be used in the design of new and optimization of existing concurrent data structures and synchronization primitives.

No abstract

Проводится анализ эффективности выполнения атомарных операций «сравнение с обменом» (compare-and-swap, CAS), «выборка и сложение» (fetch-and-add, FAA), «обмен» (swap, SWP), «чтение» (load) и «запись» (store) на современных многоядерных вычислительных системах с общей памятью. Данные операции реализованы в виде процессорных инструкций и применяются при разработке параллельных программ (средства блокировки потоков и неблокируемые структуры данных). Исследуется зависимость влияния механизма когерентности кэш-памяти (cache coherence), размера и локальности данных на время выполнения атомарных операций. Разработана тестовая программа, позволяющая анализировать зависимость пропускной способности и латентности выполнения операций. Приводятся результаты анализа эффективности атомарных операций для процессоров архитектуры x86-64 и рекомендации по оптимизации их выполнения. В частности, определены атомарные операции, характеризующиеся наименьшей (load), наибольшей («удачный CAS», store) и сопоставимой («неудачный CAS», FAA, SWP) латентностью. Показано, что при различном выборе процессорного ядра для выполнения операции и состояния кэш-линии время выполнения операций может различаться в среднем в 1,5 и 1,3 раза соответственно. Выбор субоптимальных параметров позволяет увеличить пропускную способность выполнения атомарных операций от 1,1 до 7,2 раза. Ключевые слова: атомарные операции; протокол когерентности кэша; многопоточные программы.

The article examines a significant lexical layer of the Stishnoy Prologue which is the vocabulary of artifact names (i. e. ‘objects made by man’). The revealed vocabulary includes 23 thematic groups. Intra-word and inter-word paradigmatic relations were analyzed in the group of artifact nominations. The purpose of our study is a comprehensive analysis of the names of artifacts in the Stishnoy Prologue. An analysis of the functional features of the artifact names showed that the genre of the text presented in the Stishnoy Prologue defines the frequency of use of the analyzed lex emes. Analysis of the artifact names in the Stishnoy Prologue reveals that the group of such lexemes is quite diverse and includes not only names of objects of worship and church life and instruments of torture, but also units denoting everyday vocabulary such as names of jewelry, objects of crafts, etc. The frequency of use of such lexemes in the text of the manuscript and their semantic connections within and outside of the group indicate that the units belong to the active vocabulary of the Church Slavonic language of the 15th century.

No abstract