事务存储器的原子性与内存一致性

"这篇论文探讨了事务存储器的存储原子性，将其应用于具有原子事务内存的系统中，提供了一个细粒度的框架来定义和推理事务内存一致性。内存模型基于线程本地指令重排序和存储原子性，描述了线程间的通信。存储原子性的内存模型保证了可序列化，确保所有操作有一个符合重排序规则的全局交织顺序。作者还提出了一种较弱的事务序列化定义，允许交错处理不相交内存的事务操作。此外，论文还涉及了事务的推测执行和回滚条件，以及如何确定在何种情况下必须回滚哪些指令。关键词包括计算机体系结构、多处理器存储器一致性、高速缓存一致性、事务存储器、指令重排序和存储原子性。" 在事务存储器的存储原子性这一概念中，作者Jan-Willem Maessen和Arvind将传统的存储原子性扩展到了事务内存的场景。他们构建了一个基于图的理论模型，该模型允许在多处理器环境中对事务内存的一致性进行深入分析。在这样的系统中，多个线程在看似单一的原子内存上顺序执行，但每个线程的指令可能会被重排序。通过存储原子性，可以确保即使在线程间的指令重排序发生时，内存的全局状态仍然是可预测的。 内存模型的定义考虑了线程本地的指令重排序公理，这意味着单个线程内的操作可以在不影响其他线程看到的顺序的情况下进行重排序。然而，存储原子性确保了这些重排序不会破坏系统的一致性。具体来说，它保证了所有操作存在一个唯一的全局执行顺序，这个顺序遵守了线程内的重排序规则，并且事务内部的操作会被序列化执行。 作者进一步提出了一个相对较弱的事务序列化定义，这个定义允许事务在不干扰彼此的内存区域时交错执行。这种交错执行的能力提高了系统的并发性能，因为它减少了对锁定的需求。为了实现这种交错执行，论文讨论了推测执行的概念，这是一种预估未来计算结果的技术，常用于提高处理器效率。然而，推测执行也可能导致错误，当这种情况发生时，必须有一种机制来回滚不正确的推测。论文明确了何时需要回滚推测以及应回滚哪些指令的条件。 这篇论文深入研究了事务存储器的内存模型和一致性问题，为理解和实现高性能、高并发的事务处理系统提供了理论基础。它不仅探讨了事务的原子性和可序列化，还触及了推测执行及其回滚策略，这些都是现代多处理器和多核心系统设计中的关键问题。通过这些研究，开发者能够更好地设计和优化事务处理系统，以满足高性能计算的需求。