1 | #pragma once
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2 |
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3 | #include "utils.hpp"
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4 |
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5 |
|
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6 | class snzm_t {
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7 | class node;
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---|
8 | public:
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---|
9 | const unsigned depth;
|
---|
10 | const unsigned mask;
|
---|
11 | const int root;
|
---|
12 | std::unique_ptr<snzm_t::node[]> nodes;
|
---|
13 |
|
---|
14 | #if defined(__BMI2__)
|
---|
15 | const uint64_t indexes = 0x0706050403020100;
|
---|
16 | #endif
|
---|
17 |
|
---|
18 | snzm_t(unsigned numLists);
|
---|
19 |
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---|
20 | void arrive(int idx) {
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21 | int i = idx & mask;
|
---|
22 | nodes[i].arrive( idx >> depth);
|
---|
23 | }
|
---|
24 |
|
---|
25 | void depart(int idx) {
|
---|
26 | int i = idx & mask;
|
---|
27 | nodes[i].depart( idx >> depth );
|
---|
28 | }
|
---|
29 |
|
---|
30 | bool query() const {
|
---|
31 | return nodes[root].query();
|
---|
32 | }
|
---|
33 |
|
---|
34 | uint64_t masks( unsigned node ) {
|
---|
35 | /* paranoid */ assert( (node & mask) == node );
|
---|
36 | #if defined(__BMI2__)
|
---|
37 | return nodes[node].mask_all;
|
---|
38 | #else
|
---|
39 | return nodes[node].mask;
|
---|
40 | #endif
|
---|
41 | }
|
---|
42 |
|
---|
43 | private:
|
---|
44 | class __attribute__((aligned(128))) node {
|
---|
45 | friend class snzm_t;
|
---|
46 | private:
|
---|
47 |
|
---|
48 | union val_t {
|
---|
49 | static constexpr char Half = -1;
|
---|
50 |
|
---|
51 | uint64_t _all;
|
---|
52 | struct __attribute__((packed)) {
|
---|
53 | char cnt;
|
---|
54 | uint64_t ver:56;
|
---|
55 | };
|
---|
56 |
|
---|
57 | bool cas(val_t & exp, char _cnt, uint64_t _ver) volatile {
|
---|
58 | val_t t;
|
---|
59 | t.ver = _ver;
|
---|
60 | t.cnt = _cnt;
|
---|
61 | /* paranoid */ assert(t._all == ((_ver << 8) | ((unsigned char)_cnt)));
|
---|
62 | return __atomic_compare_exchange_n(&this->_all, &exp._all, t._all, false, __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST);
|
---|
63 | }
|
---|
64 |
|
---|
65 | bool cas(val_t & exp, const val_t & tar) volatile {
|
---|
66 | return __atomic_compare_exchange_n(&this->_all, &exp._all, tar._all, false, __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST);
|
---|
67 | }
|
---|
68 |
|
---|
69 | val_t() : _all(0) {}
|
---|
70 | val_t(const volatile val_t & o) : _all(o._all) {}
|
---|
71 | };
|
---|
72 |
|
---|
73 | //--------------------------------------------------
|
---|
74 | // Hierarchical node
|
---|
75 | void arrive_h() {
|
---|
76 | int undoArr = 0;
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---|
77 | bool success = false;
|
---|
78 | while(!success) {
|
---|
79 | auto x{ value };
|
---|
80 | /* paranoid */ assert(x.cnt <= 120);
|
---|
81 | if( x.cnt >= 1 ) {
|
---|
82 | if( value.cas(x, x.cnt + 1, x.ver ) ) {
|
---|
83 | success = true;
|
---|
84 | }
|
---|
85 | }
|
---|
86 | /* paranoid */ assert(x.cnt <= 120);
|
---|
87 | if( x.cnt == 0 ) {
|
---|
88 | if( value.cas(x, val_t::Half, x.ver + 1) ) {
|
---|
89 | success = true;
|
---|
90 | x.cnt = val_t::Half;
|
---|
91 | x.ver = x.ver + 1;
|
---|
92 | }
|
---|
93 | }
|
---|
94 | /* paranoid */ assert(x.cnt <= 120);
|
---|
95 | if( x.cnt == val_t::Half ) {
|
---|
96 | /* paranoid */ assert(parent);
|
---|
97 | parent->arrive();
|
---|
98 | if( !value.cas(x, 1, x.ver) ) {
|
---|
99 | undoArr = undoArr + 1;
|
---|
100 | }
|
---|
101 | }
|
---|
102 | }
|
---|
103 |
|
---|
104 | for(int i = 0; i < undoArr; i++) {
|
---|
105 | /* paranoid */ assert(parent);
|
---|
106 | parent->depart();
|
---|
107 | }
|
---|
108 | }
|
---|
109 |
|
---|
110 | void depart_h() {
|
---|
111 | while(true) {
|
---|
112 | auto x = (const val_t)value;
|
---|
113 | /* paranoid */ assertf(x.cnt >= 1, "%d", x.cnt);
|
---|
114 | if( value.cas( x, x.cnt - 1, x.ver ) ) {
|
---|
115 | if( x.cnt == 1 ) {
|
---|
116 | /* paranoid */ assert(parent);
|
---|
117 | parent->depart();
|
---|
118 | }
|
---|
119 | return;
|
---|
120 | }
|
---|
121 | }
|
---|
122 | }
|
---|
123 |
|
---|
124 | //--------------------------------------------------
|
---|
125 | // Root node
|
---|
126 | void arrive_r() {
|
---|
127 | __atomic_fetch_add(&value._all, 1, __ATOMIC_SEQ_CST);
|
---|
128 | }
|
---|
129 |
|
---|
130 | void depart_r() {
|
---|
131 | __atomic_fetch_sub(&value._all, 1, __ATOMIC_SEQ_CST);
|
---|
132 | }
|
---|
133 |
|
---|
134 | //--------------------------------------------------
|
---|
135 | // Interface node
|
---|
136 | void arrive() {
|
---|
137 | /* paranoid */ assert(!is_leaf);
|
---|
138 | if(is_root()) arrive_r();
|
---|
139 | else arrive_h();
|
---|
140 | }
|
---|
141 |
|
---|
142 | void depart() {
|
---|
143 | /* paranoid */ assert(!is_leaf);
|
---|
144 | if(is_root()) depart_r();
|
---|
145 | else depart_h();
|
---|
146 | }
|
---|
147 |
|
---|
148 | private:
|
---|
149 | volatile val_t value;
|
---|
150 | #if defined(__BMI2__)
|
---|
151 | union __attribute__((packed)) {
|
---|
152 | volatile uint8_t mask[8];
|
---|
153 | volatile uint64_t mask_all;
|
---|
154 | };
|
---|
155 | #else
|
---|
156 | volatile size_t mask = 0;
|
---|
157 | #endif
|
---|
158 |
|
---|
159 | class node * parent = nullptr;
|
---|
160 | bool is_leaf = false;
|
---|
161 |
|
---|
162 | bool is_root() {
|
---|
163 | return parent == nullptr;
|
---|
164 | }
|
---|
165 |
|
---|
166 | public:
|
---|
167 | void arrive( int bit ) {
|
---|
168 | /* paranoid */ assert( is_leaf );
|
---|
169 |
|
---|
170 | arrive_h();
|
---|
171 | #if defined(__BMI2__)
|
---|
172 | /* paranoid */ assert( bit < 8 );
|
---|
173 | mask[bit] = 0xff;
|
---|
174 | #else
|
---|
175 | /* paranoid */ assert( (mask & ( 1 << bit )) == 0 );
|
---|
176 | __atomic_fetch_add( &mask, 1 << bit, __ATOMIC_RELAXED );
|
---|
177 | #endif
|
---|
178 |
|
---|
179 | }
|
---|
180 |
|
---|
181 | void depart( int bit ) {
|
---|
182 | /* paranoid */ assert( is_leaf );
|
---|
183 |
|
---|
184 | #if defined(__BMI2__)
|
---|
185 | /* paranoid */ assert( bit < 8 );
|
---|
186 | mask[bit] = 0x00;
|
---|
187 | #else
|
---|
188 | /* paranoid */ assert( (mask & ( 1 << bit )) != 0 );
|
---|
189 | __atomic_fetch_sub( &mask, 1 << bit, __ATOMIC_RELAXED );
|
---|
190 | #endif
|
---|
191 | depart_h();
|
---|
192 | }
|
---|
193 |
|
---|
194 | bool query() {
|
---|
195 | /* paranoid */ assert(is_root());
|
---|
196 | return value._all > 0;
|
---|
197 | }
|
---|
198 | };
|
---|
199 | };
|
---|
200 |
|
---|
201 | snzm_t::snzm_t(unsigned numLists)
|
---|
202 | : depth( std::log2( numLists / 8 ) )
|
---|
203 | , mask( (1 << depth) - 1 )
|
---|
204 | , root( (1 << (depth + 1)) - 2 )
|
---|
205 | , nodes(new node[ root + 1 ]())
|
---|
206 | {
|
---|
207 | int width = 1 << depth;
|
---|
208 | std::cout << "SNZI with Mask: " << depth << "x" << width << "(" << mask << ")" << std::endl;
|
---|
209 | for(int i = 0; i < root; i++) {
|
---|
210 | nodes[i].is_leaf = i < width;
|
---|
211 | nodes[i].parent = &nodes[(i / 2) + width ];
|
---|
212 | }
|
---|
213 | }
|
---|