Co to jest bariera pamięci?

W informatyce bariera pamięci to rodzaj ograniczenia porządku, który pomaga zrównoważyć zapotrzebowanie na pamięć dostępną do przetwarzania różnych poleceń i funkcji. Znany również jako „membar” lub „ogrodzenie pamięci”, pomysł polega na stworzeniu pewnego rodzaju hierarchicznego porządku lub progresji do wszystkich oczekujących zadań, które mają związek z wykorzystaniem tej pamięci. Dzięki temu możliwe jest wykonywanie tych zadań w logicznej kolejności i zapobieganie możliwości przeciążenia pamięci, co może trwale uszkodzić pojemność pamięci systemu.

W praktyce bariera pamięci to klasa lub zestaw instrukcji zaprojektowanych w celu uniemożliwienia korzystania z dostępnej pamięci w taki sposób, który mógłby podważyć rzeczywistą funkcję tej pamięci. Ponieważ szlaban lub ogrodzenie jest sprzętowe, oznacza to, że jest zwykle powiązane z funkcją jednostki centralnej (CPU) lub innego urządzenia. Często może to być konieczne, gdy pamięć obsługuje więcej niż jedną maszynę lub urządzenie, a dostęp do tej pamięci musi być alokowany w jakiś logiczny sposób. Bez tworzenia tego rodzaju bariery pamięci, aby utrzymać funkcje w logicznej kolejności, znacznie zwiększa się możliwość wykonywania różnych zadań w niewłaściwy sposób, a nawet uszkodzenia przechowywanych danych.

Sam termin wskazuje na to, co faktycznie się dzieje. Ogrodzenie zazwyczaj spełnia dwie funkcje jednocześnie, utrzymując coś w środku, a jednocześnie zapobiegając przedostawaniu się czegoś na zewnątrz do przestrzeni, z wyjątkiem jakiejś bramy. W ten sposób dostęp do tego, co jest w środku, jest kontrolowany przez strażnika. Z barierą pamięci instrukcje działają jak strażnik, umożliwiając dostęp do pamięci tylko zgodnie z zamówionymi instrukcjami. W rezultacie dostęp do danych jest logiczny, zadania są wykonywane dokładnie, a ryzyko przeciążenia jest utrzymywane w rozsądnych granicach.

Konieczność istnienia pewnego rodzaju bariery pamięci staje się coraz bardziej oczywista, gdy systemy komputerowe stają się coraz bardziej wydajne i są wykorzystywane do napędzania szerszej gamy urządzeń zewnętrznych, które wykorzystują pamięć do swoich funkcji. Gdy klasa instrukcji użytych do bariery zostanie odpowiednio przygotowana, sprzęt odpowiednio zareaguje i wszystkie urządzenia będą działać tak, jak powinny. W przypadku, gdy bariera pęknie lub przestanie działać, problemy z realizacją nawet najprostszych zleceń mogą stać się niezwykle trudne.