1 | #pragma once |
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2 | |
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3 | #include "utils.hpp" |
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4 | |
---|
5 | |
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6 | class snzm_t { |
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7 | class node; |
---|
8 | public: |
---|
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 | |
---|
20 | void arrive(int idx) { |
---|
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; |
---|
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 | } |
---|