CN105389161A - 事务内存的冲突检测方法、事务内存系统及微处理器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种事务内存的冲突检测方法、事务内存系统及微处理器，其中，所述方法包括：在执行第一事务的访存操作的同时，将第一事务的读操作记录至第一事务的读集，将第一事务的写操作记录至第一事务的写集；在第一事务的执行结束之后，若检测到第一事务的写集与第二事务的读集有交集，则判定第一事务与所述第二事务之间有冲突；其中，第一事务的执行结束时间在第二事务的执行结束时间之前。本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法、事务内存系统及微处理器，不需要比较先结束的事务的读集与后结束的事务的写集之间的关系，减少了事务间由于读写相关带来的事务冲突问题，降低了事务间冲突概率，提升了事务内存系统的性能。

Description

事务内存的冲突检测方法、事务内存系统及微处理器

技术领域

本发明实施例涉及微处理器技术，尤其涉及一种事务内存的冲突检测方法、事务内存系统及微处理器。

背景技术

事务内存(transactionalmemory，TM)是一种扩展性好、易于编程的并行编程模型，它的核心思想是通过尝试性地执行事务代码，在程序运行过程中动态地检测事务间冲突，并根据冲突检测结果相应地提交或者取消事务。事务冲突对事务系统性能有直接的关系，较大的事务冲突将导致系统性能大幅度下降。

现有的事务内存的冲突检测方法，按照冲突检测的时机可以分为早检测和晚检测方法两种。早检测是指在事务执行过程中，一边运行，一边冲突检测；当任一事务的读集和其他事务的写集之间有交集时，就认为有冲突，此时立刻放弃事务，因此，早检测机制会导致较高的冲突概率，影响事务内存系统的性能。晚检测是指在事务执行结束后，才开始进行冲突检测；传统的晚检测方法符合强隔离性模型，即事务与事务之间的读集、写集严格隔离，彼此的执行不能互相干扰，当事务结束时，需要满足该结束事务的读集和其他事务的写集、结束事务的写集和其他事务的读集、结束事务的写集和其他事务的写集之间都没有交集，这样该事务才是没有冲突的，因此，晚检测机制需要比较的集合较多，硬件开销较大，对硬件速度影响较大，难以减少事务间由于读写相关带来的事务冲突，由此造成事务内存系统的性能瓶颈。

发明内容

本发明实施例提供一种事务内存的冲突检测方法、事务内存系统及微处理器，以减少事务内存系统中事务间由于读写相关带来的事务冲突问题，提升事务内存系统的性能。

第一方面，本发明实施例提供一种事务内存的冲突检测方法，其中，所述方法包括：

在执行第一事务的访存操作的同时，将所述第一事务的读操作记录至所述第一事务的读集，将所述第一事务的写操作记录至所述第一事务的写集；

在所述第一事务的执行结束之后，若检测到所述第一事务的写集与第二事务的读集有交集，则判定所述第一事务与所述第二事务之间有冲突；其中，所述第一事务的执行结束时间在所述第二事务的执行结束时间之前。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

在执行所述第一事务的访存操作的过程中，若检测到所述第一事务的写集与正在执行的第三事务的读集有交集，并且所述第一事务的读集与所述第三事务的写集有交集，则判定所述第一事务与所述第三事务之间有冲突。

根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述在执行第一事务的访存操作的同时，将所述第一事务的读操作记录至所述第一事务的读集，将所述第一事务的写操作记录至所述第一事务的写集，包括：

在执行所述第一事务的读操作时，将所述第一事务的读操作的对象地址加入所述第一事务的读集；

在执行所述第一事务的写操作时，将所述第一事务的写操作的对象地址加入所述第一事务的写集。

第二方面，本发明实施例提供一种事务内存系统，其中，所述事务内存系统包括：

记录模块，用于在执行第一事务的访存操作的同时，将所述第一事务的读操作记录至所述第一事务的读集，将所述第一事务的写操作记录至所述第一事务的写集；

第一判定模块，用于在所述第一事务的执行结束之后，若检测到所述第一事务的写集与第二事务的读集有交集，则判定所述第一事务与所述第二事务之间有冲突；其中，所述第一事务的执行结束时间在所述第二事务的执行结束时间之前。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述事务内存系统还包括：

第二判定模块，用于在执行所述第一事务的访存操作的过程中，若检测到所述第一事务的写集与正在执行的第三事务的读集有交集，并且所述第一事务的读集与所述第三事务的写集有交集，则判定所述第一事务与所述第三事务之间有冲突。

根据第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述记录模块具体用于：在执行所述第一事务的读操作时，将所述第一事务的读操作的对象地址加入所述第一事务的读集；在执行所述第一事务的写操作时，将所述第一事务的写操作的对象地址加入所述第一事务的写集。

第三方面，本发明实施例提供一种微处理器，所述微处理器包括本发明任意实施例所提供的事务内存系统。

本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法、事务内存系统及微处理器，对于两个并发执行的事务，在其中一个事务的执行结束之后，若检测到该先结束的事务的写集与后结束的事务的读集有交集，则判定先结束的事务与后结束的事务之间有冲突，本发明不需要比较先结束的事务的读集与后结束的事务的写集之间的关系，减少了事务间由于读写相关带来的事务冲突问题，降低了事务间冲突概率，提升了事务内存系统的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法的另一流程图；

图3为本发明实施例提供的事务内存系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的事务内存系统的另一结构示意图；

图5为本发明实施例提供的微处理器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：

101、在执行第一事务的访存操作的同时，将所述第一事务的读操作记录至所述第一事务的读集，将所述第一事务的写操作记录至所述第一事务的写集；

所述方法的执行主体可以为事务内存系统。当事务内存系统开始执行所述第一事务时，所述第一事务的读集和写集均为空；当所述第一事务读取某个对象时，即在执行所述第一事务的读操作时，将所述第一事务的读操作的对象地址加入所述第一事务的读集；当所述第一事务写入某个对象时，即在执行所述第一事务的写操作时，将所述第一事务的写操作的对象地址加入所述第一事务的写集。

102、在所述第一事务的执行结束之后，若检测到所述第一事务的写集与第二事务的读集有交集，则判定所述第一事务与所述第二事务之间有冲突；其中，所述第一事务的执行结束时间在所述第二事务的执行结束时间之前。

在所述第一事务的执行完全结束之后，才开始判断所述第一事务是否与未结束事务之间有冲突，即在所述第一事务的执行结束之后，将所述第一事务的写集逐一与所有未结束的事务的读集进行比较，根据弱隔离性的要求：

若检测到所述第一事务的写集与第二事务的读集有交集，则判定所述第一事务与所述第二事务之间有冲突，其中，所述第一事务的执行结束时间在所述第二事务的执行结束时间之前，即在所述第一事务的执行结束时，所述第二事务的执行还未结束；

若检测结果为：所述第一事务的写集与任一未结束事务的读集都没有交集，则所述第一事务不产生冲突。

本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法，对于任意两个并发执行的事务xi和xj，如果事务xi在事务xj前结束，那么在xi执行过程中的任意时刻，如果xi的写集与xj的读集有交集，则认为事务xi和xj之间有冲突，可以描述为算法(1)：

其中，所述T_{xi_start}为事务xi的执行起始时刻，所述T_{xi_end}与T_{xj_end}分别为事务xi和xj的结束时间，所述WS_xi为事务xi的写集，所述RS_xj为事务xj的读集。

采用本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法，对于两个并发执行的事务，在其中一个事务的执行结束之后，若检测到该先结束的事务的写集与后结束的事务的读集有交集，则判定先结束的事务与后结束的事务之间有冲突，本发明不需要比较先结束的事务的读集与后结束的事务的写集之间的关系，减少了事务间由于读写相关带来的事务冲突问题，降低了事务间冲突概率，提升了事务内存系统的性能。

图2为本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法的另一流程图。图2基于图1所示的方法流程实现，相比于图1，图2所示的方案增加了在事务执行过程中检测并判断事务是否存在冲突的方案，如图2所示，所述方法包括：

201、在执行第一事务的访存操作的同时，将所述第一事务的读操作记录至所述第一事务的读集，将所述第一事务的写操作记录至所述第一事务的写集。

对于步骤201的解释和说明可以参见上述步骤101的说明。

202、在执行所述第一事务的访存操作的过程中，若检测到所述第一事务的写集与正在执行的第三事务的读集有交集，并且所述第一事务的读集与所述第三事务的写集有交集，则判定所述第一事务与所述第三事务之间有冲突。

203、在所述第一事务的执行结束之后，若检测到所述第一事务的写集与第二事务的读集有交集，则判定所述第一事务与所述第二事务之间有冲突；其中，所述第一事务的执行结束时间在所述第二事务的执行结束时间之前。

对于步骤203的解释和说明可以参见上述步骤102的说明。

本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法，对于任意两个并发执行的事务xi和xj，在xi及xj的执行过程中的某一时刻，如果事务xi的写集和事务xj的读集有交集，并且事务xi的读集和事务xj的写集也有交集时，则无论事务xi或xj谁先结束，都必然会导致事务冲突。这种情形下，不需要等到事务结束就可以判定事务xi和xj之间有冲突。这类冲突可以称为弱隔离性模型下的立即冲突，可以描述为算法(2)：

其中，所述T_{xi_start}与T_{xj_start}分别为事务xi和xj的执行起始时刻，所述T_{xi_end}与T_{xj_end}分别为事务xi和xj的结束时间，所述WS_xi为事务xi的写集，所述RS_xj为事务xj的读集，所述RS_xi为事务xi的读集，所述WS_xj为事务xj的写集。

采用本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法，对于两个并发执行的事务(第一事务和第三事务)：若在执行过程中，若检测到第一事务的写集与第三事务的读集有交集，并且第一事务的读集与第三事务的写集有交集，则此时不需要事务结束的先后信息，就可以判定所述第一事务与所述第三事务之间有冲突，此时一种可行的方案为：放弃发生冲突的所述第一事务与所述第三事务。在其中一个事务的执行顺利结束之后，若检测到该先结束的事务的写集与后结束的事务的读集有交集，则判定先结束的事务与后结束的事务之间有冲突，本发明不需要比较先结束的事务的读集与后结束的事务的写集之间的关系，减少了事务间由于读写相关带来的事务冲突问题，降低了事务间冲突概率，提升了事务内存系统的性能。

图3为本发明实施例提供的事务内存系统的结构示意图。如图3所示，本发明实施例提供的事务内存系统300，包括：

记录模块301，用于在执行第一事务的访存操作的同时，将所述第一事务的读操作记录至所述第一事务的读集，将所述第一事务的写操作记录至所述第一事务的写集；

第一判定模块302，用于在所述第一事务的执行结束之后，若检测到所述第一事务的写集与第二事务的读集有交集，则判定所述第一事务与所述第二事务之间有冲突；其中，所述第一事务的执行结束时间在所述第二事务的执行结束时间之前。

本发明实施例提供的事务内存系统300，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理类似，在此不再赘述。

采用本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法，对于两个并发执行的事务，在其中一个事务的执行结束之后，若检测到该先结束的事务的写集与后结束的事务的读集有交集，则判定先结束的事务与后结束的事务之间有冲突，本发明不需要比较先结束的事务的读集与后结束的事务的写集之间的关系，减少了事务间由于读写相关带来的事务冲突问题，降低了事务间冲突概率，提升了事务内存系统的性能。

在上述实施例的基础上，所述记录模块301具体用于：在执行所述第一事务的读操作时，将所述第一事务的读操作的对象地址加入所述第一事务的读集；在执行所述第一事务的写操作时，将所述第一事务的写操作的对象地址加入所述第一事务的写集。

图4为本发明实施例提供的事务内存系统的另一结构示意图。如图4所示，本发明实施例提供的事务内存系统400，基于图3所示结构实现，也包括记录模块301和第一判定模块302。进一步，本发明实施例提供的事务内存系统400还包括：

第二判定模块401，用于在执行所述第一事务的访存操作的过程中，若检测到所述第一事务的写集与正在执行的第三事务的读集有交集，并且所述第一事务的读集与所述第三事务的写集有交集，则判定所述第一事务与所述第三事务之间有冲突。

采用本发明实施例提供的事务内存的冲突检测方法，对于两个并发执行的事务(第一事务和第三事务)：若在执行过程中，若检测到第一事务的写集与第三事务的读集有交集，并且第一事务的读集与第三事务的写集有交集，则此时不需要事务结束的先后信息，就可以判定所述第一事务与所述第三事务之间有冲突，此时一种可行的方案为：放弃发生冲突的所述第一事务与所述第三事务。在其中一个事务的执行顺利结束之后，若检测到该先结束的事务的写集与后结束的事务的读集有交集，则判定先结束的事务与后结束的事务之间有冲突，本发明不需要比较先结束的事务的读集与后结束的事务的写集之间的关系，减少了事务间由于读写相关带来的事务冲突问题，降低了事务间冲突概率，提升了事务内存系统的性能。

图5为本发明实施例提供的微处理器的结构示意图。如图5所示，本发明实施例提供的微处理器500，包括：事务内存系统501，其中，所述事务内存系统501可以采用本发明任意实施例所提供的事务内存系统的结构，其可用于实现本发明任意方法实施例所提供的技术方案。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种事务内存的冲突检测方法，其特征在于，包括：

在执行第一事务的访存操作的同时，将所述第一事务的读操作记录至所述第一事务的读集，将所述第一事务的写操作记录至所述第一事务的写集；

在所述第一事务执行结束之后，若检测到所述第一事务的写集与第二事务的读集有交集，则判定所述第一事务与所述第二事务之间有冲突；其中，所述第一事务的执行结束时间在所述第二事务的执行结束时间之前。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在执行所述第一事务的访存操作的过程中，若检测到所述第一事务的写集与正在执行的第三事务的读集有交集，并且所述第一事务的读集与所述第三事务的写集有交集，则判定所述第一事务与所述第三事务之间有冲突。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在执行第一事务的访存操作的同时，将所述第一事务的读操作记录至所述第一事务的读集，将所述第一事务的写操作记录至所述第一事务的写集，包括：

在执行所述第一事务的读操作时，将所述第一事务的读操作的对象地址加入所述第一事务的读集；

在执行所述第一事务的写操作时，将所述第一事务的写操作的对象地址加入所述第一事务的写集。

4.一种事务内存系统，其特征在于，包括：

记录模块，用于在执行第一事务的访存操作的同时，将所述第一事务的读操作记录至所述第一事务的读集，将所述第一事务的写操作记录至所述第一事务的写集；

第一判定模块，用于在所述第一事务的执行结束之后，若检测到所述第一事务的写集与第二事务的读集有交集，则判定所述第一事务与所述第二事务之间有冲突；其中，所述第一事务的执行结束时间在所述第二事务的执行结束时间之前。

5.根据权利要求4所述的事务内存系统，其特征在于，还包括：

第二判定模块，用于在执行所述第一事务的访存操作的过程中，若检测到所述第一事务的写集与正在执行的第三事务的读集有交集，并且所述第一事务的读集与所述第三事务的写集有交集，则判定所述第一事务与所述第三事务之间有冲突。

6.根据权利要求4或5所述的事务内存系统，其特征在于，所述记录模块具体用于：在执行所述第一事务的读操作时，将所述第一事务的读操作的对象地址加入所述第一事务的读集；在执行所述第一事务的写操作时，将所述第一事务的写操作的对象地址加入所述第一事务的写集。

7.一种微处理器，其特征在于，包括如权利要求4-6任一所述的事务内存系统。