简单的 MOV 指令能否在 x86 架构上实现获取-释放语义？

x86 架构中的获取-释放语义：MOV 如何实现

在多线程编程领域，确保正确的数据一致性至关重要。像获取-释放 (acq_rel) 这样的内存排序机制提供了一种对内存操作强制排序约束的方法。一个常见的误解是 x86 上的 acq_rel 语义需要复杂的指令，例如 LOCK、fences 或 xchg。然而，在某些情况下，单独的 MOV 指令就足够了。

Intel 的文档表明 x86 在单核内强制执行排序原则。更具体地说：

• 读取不会与其他读取重新排序。
• 写入不会与较旧的读取重新排序。
• 对内存的写入不会与其他写入重新排序（同一核心上有一些例外）。

但是，在多核系统，情况变得更加复杂。排序原则仍然适用于各个处理器，但来自不同处理器的写入可以相互重新排序。

理解 x86 内存模型

理解的关键MOV 如何单独在 x86 上实现 acq_rel 取决于底层内存模型。尽管有可能在核心内重新排序，但该模型假设对共享内存的访问是缓存一致的。这意味着当一个处理器将一个值存储到共享内存时，所有其他处理器最终都会看到更新后的值。

有了这个假设，就会发生以下现象：

• 一旦存储对所有核心全局可见，它是即时且一致的。
• 在该存储变为全局之前，没有其他核心可以观察到它

此行为模仿 acq_rel 语义，它要求在任何后续获取（加载）操作之前，释放（存储）操作使修改后的数据对所有其他线程可见。

MOV 指令和 Acq_rel

对于 MOV，它执行加载和存储操作一条指令。然而，由于前面概述的内存模型，MOV 的存储组件充当释放操作，而加载组件充当获取操作。

这意味着当线程使用 MOV 将值写入内存时，其他线程的任何后续加载操作都将保证看到更新的值。此外，来自其他线程的其他加载操作不能重新排序为在释放线程的 MOV 加载操作之前发生。

多线程编程的含义

了解 MOV 如何在 x86 上实现 acq_rel 对于多线程编程具有重要意义。开发人员可以使用 MOV 来实现原子变量和其他同步原语，确保适当的数据一致性，而无需使用栅栏或锁等复杂指令的开销。

但是，需要注意的是，MOV 本身无法强制执行顺序一致性。为此，需要完整的内存屏障来防止跨处理器核心的所有重新排序。

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