어떻게 x86 명령어 캐시를 동기화 시킬 수 있나요?

나는 cpu가 RAM과 명령어 캐시를 비교하는 것 같다고 추측한다 (만약 c가 실제로 RAM에 있다면). 특히, 매우 큰 점프를 할 때 (위의 mmapped 메모리에 대한 호출과 같이) 명령 포인터가 캐시를 무효화하고 일치하지 않을 때 (전부?) 그것에 대해 더 정확한 정보를 얻기를 희망한다. 특히 이 동작이 예측 가능한 것으로 간주되고 (하드웨어 및 운영 체제의 차이를 제외하고) 의존할 수 있는지 알고 싶다.

(아마도 인텔 매뉴얼을 참조해야할 것 같은데, 그게 수천 페이지로 이루어져 있어서 그 안에서 길을 잃는 경향이 있어...)

답변 1

파워PC는 캐시를 비활성화한 경우에도 컨텍스트 동기화 명령의 발행이 필요하다는 사실을 주목하는 것은 흥미롭습니다. 로드/스토어 버퍼와 같은 깊은 데이터 처리 유닛의 플러시를 강제로 실행하는 것으로 의심됩니다.

당신이 제안한 코드는 스누핑 또는 고급 캐시 일관성 기능이 없는 아키텍처에서 신뢰할 수 없고, 따라서 실패할 가능성이 높습니다.

이 도움이 되기를 바랍니다.

답변 2

x86 명령어 캐시 동기화에 대해 설명하여 호흡적 사고를 포함하도록 내용을 구성한 한국어 SEO 문장입니다.
컴퓨터 프로세서는 명령어를 처리하기 위해 명령어 캐시(instruction cache)를 사용합니다. 명령어 캐시는 매우 빠른 속도로 명령어를 저장하고 검색하여 프로세서의 성능을 향상시키는 역할을 수행합니다. x86 아키텍처에서 명령어 캐시는 데이터 캐시와는 별도로 존재하며, 최신 프로세서에서는 성능 향상을 위해 여러 수준의 명령어 캐시(L1, L2, L3 등)를 사용하는 경우가 많습니다.
그렇다면 x86 명령어 캐시는 어떻게 동기화되는 것일까요? 명령어 캐시 동기화는 프로세서의 일관성 유지(cache coherence)를 보장하기 위해 중요한 개념입니다. 여러 개의 코어 또는 스레드가 명령어 캐시를 공유하는 경우, 하나의 코어가 캐시에 저장한 명령어를 다른 코어가 업데이트된 명령어로 오버라이드하게 되면 프로그램의 정확성과 일관성을 해치게 됩니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 x86 아키텍처는 캐시 일관성 프로토콜인 MESI(Modified, Exclusive, Shared, Invalid)를 사용합니다. MESI 프로토콜은 각 캐시 라인의 상태를 표시함으로써 명령어 캐시의 일관성을 유지하고, 캐시 간의 데이터 공유를 허용하면서도 동기화를 보장합니다.
MESI 프로토콜은 명령어 캐시의 각 캐시 라인이 네 가지 상태 중 하나를 가질 수 있음을 의미합니다. Modified 상태는 해당 캐시가 해당 캐시 라인에 쓰기 작업을 수행했음을 의미하고, 해당 캐시 라인은 다른 캐시와 일관되지 않은 데이터를 가지게 됩니다. Exclusive 상태는 해당 캐시가 해당 캐시 라인을 가져왔지만, 다른 캐시가 접근할 수 없는 상태를 의미합니다. Shared 상태는 해당 캐시가 해당 캐시 라인을 가져왔으며, 다른 캐시와 공유할 수 있다는 것을 의미합니다. Invalid 상태는 해당 캐시가 해당 캐시 라인을 사용할 수 없는 상태를 의미합니다.
MESI 프로토콜은 캐시 일관성을 유지하기 위해 명령어 쓰기, 읽기, 캐시 간 데이터 교환 등의 동작을 정확하게 제어합니다. 이를 통해 명령어 캐시의 일관성을 보장하면서 데이터 경합 등과 같은 동시성 문제를 예방할 수 있습니다. 즉, x86 아키텍처에서 MESI 프로토콜을 사용함으로써 명령어 캐시의 동기화가 이루어지는 것입니다.
따라서 x86 아키텍처에서 명령어 캐시는 MESI 프로토콜을 통해 동기화되며, 이를 통해 캐시 일관성과 데이터 정확성을 유지합니다. MESI 프로토콜은 많은 프로세서 제조업체에서 사용되는 표준이므로, 클록 속도 및 성능 향상을 위해 명령어 캐시 동기화가 중요한 요소로 간주됩니다.