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简单的 MOV 指令如何在 x86 上实现释放获取语义?

Mary-Kate Olsen
Mary-Kate Olsen原创
2024-12-12 17:13:10295浏览

How Does a Simple MOV Instruction Achieve Release-Acquire Semantics on x86?

在 x86 上使用 MOV 实现释放和获取:揭开谜底

C 11 memory_order_release 确保在共享内存可见之前完成写入操作到其他线程。类似地,memory_order_acquire 保证读取操作获取写入内存的最新值。

根据 x86 的文档,断言 MOV 指令单独传达获取-释放语义。然而,关于这种机制如何运作的问题出现了。

探索 X86 内存模型

引用的英特尔文档强调,读取和写入不会与单个处理器上的其他类似操作重新排序。此外,多核部分指出,处理器在访问缓存一致性共享内存时遵循相同的排序原则。

使用 MOV 理解获取-释放

理解获取-释放语义的关键在于认识到重新排序仅发生在每个 CPU 核心内的本地。一旦存储全局可见,所有核心都可以同时访问它,并且在此之前没有核心可以感知它。因此,本地屏障(例如 mfence)通过在允许后续加载之前刷新存储缓冲区来确保顺序一致性。

本质上,x86 利用缓存一致性共享内存架构,其中一致性缓存提供跨内存的共享视图处理器。内存访问的连贯性强化了单核内存模型,其中程序顺序和存储缓冲区足以实现获取-释放语义。

对其他 ISA 的更广泛影响

获取的原理- 发布和屏障实现扩展到 x86 之外。一般来说,较弱的内存模型只允许本地重新排序,需要 CPU 内核内的屏障来强制执行特定的排序。

PowerPC 是一个例外,允许存储先于其他内核对某些内核可见,从而引入了 IRIW 的可能性(独立读取或独立写入)重新排序。然而,大多数硬件内存模型禁止 IRIW 重新排序,以确保所有内核的全局存储排序。

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