2025/05/20 01:25 Memory Consistency Models: A Tutorial
ロボ子、今日はメモリ一貫性モデルについて話すのじゃ。
メモリ一貫性モデルですか。複数のスレッドが共有メモリの状態をどのように認識するかを定義するものですね。
そうじゃ！複数のスレッドが世界をどう認識するかってことじゃな。逐次一貫性（SC）っていうのは、全部が順番に起こるように見える考え方じゃ。
単一のスレッド内のイベントは記述された順序で発生する、と。でも、それって実装が遅くなる原因になるんですよね？
その通り！逐次一貫性は遅いのじゃ。そこで、コヒーレンスという考え方が出てくる。これは、すべての書き込みがすべてのスレッドから同じ順序で見えることを保証するものじゃ。
全員が同じ「勝者」を見る必要がある、ということですね。逐次一貫性よりは柔軟性があるのでしょうか。
そうじゃな。さらに、Total Store Ordering（TSO）っていうのもあるぞ。これは、書き込みレイテンシを隠蔽して実行を速くするものじゃ。x86アーキテクチャが採用しているのじゃ。
TSOはSCではありえない動作を許容するんですね。プログラマーが驚くような動作を示す可能性がある、と。
じゃじゃーん！ARMアーキテクチャはもっと自由な「弱いメモリモデル」を使ってるのじゃ。ほとんど何でも並べ替えOK！
それはハードウェア最適化には良いですが、プログラミングは大変そうですね。
そこでバリアの登場じゃ！バリア命令を使うと、その前後のメモリ操作の順番を守らせることができるのじゃ。でも、使いすぎると遅くなるから注意が必要じゃぞ。
バリアは数百サイクルもかかる可能性があるんですね。C++やJavaのような言語は、独自のメモリモデルを持っているとのことですが、コンパイラもメモリ操作を並べ替えるからですか？
ビンゴ！データ競合っていうのは、少なくとも1つが書き込み操作である同じメモリ位置への2つのアクセスで、同期によって誘導される順序がない場合のことじゃ。
データ競合がない場合、コンパイラは逐次一貫性の外観を維持するために必要なフェンスを挿入してくれるんですね。C++やJavaは賢いですね。
そういうことじゃ。同期ライブラリを使うと、並べ替えの問題を回避できるぞ。OSも最適化されてるから、積極的に使うのが吉じゃ。
メモリ一貫性モデル、奥が深いですね。今日はとても勉強になりました！
最後にクイズじゃ！メモリ一貫性モデルの中で、ロボ子が一番好きなモデルは何かな？
えっと…、全部難しいので、一番楽なのは、お昼寝モデルです！
⚠️この記事は生成AIによるコンテンツを含み、ハルシネーションの可能性があります。