单个 MOV 指令如何在 x86 上实现获取-释放语义？

C 内存排序：在 x86 上使用 MOV 实现释放和获取语义

问题： MOV 指令在 x86 上提供获取-释放语义，无需使用额外的内存屏障或同步原语？

答案：

与需要多条指令来强制释放和获取内存顺序的传统处理器架构不同，x86 的 MOV 指令可以优雅地实现此功能。这是可能的，因为 x86 处理器的缓存一致性特性确保了所有内核之间内存的一致共享视图。

x86 内存模型遵循以下原则：

• 负载永远不会与其他负载重新排序。
• 写入不会与较旧的负载重新排序读取。
• 对内存的写入不会与其他写入重新排序，存储缓冲除外。

存储缓冲在每个 CPU 核心内引入一定程度的本地重新排序。但是，一旦存储变得全局可见，它就会同时对所有核心可见，并且无需任何重新排序。

因此，MOV 指令通过利用以下属性来执行具有获取-释放语义的原子存储：

• 存储排序： MOV 执行的内存写入立即对其他核心可见，无需任何中间过程重新排序。
• 缓存一致性：所有核心共享共享内存的一致视图，确保写入操作同时对所有其他核心可见。

因此，x86 上的单个 MOV 指令既可以释放共享内存中的更新值以供其他线程获取，又可以从共享内存中获取当前线程的值。此行为有效地实现了高性能计算中同步所需的获取-释放语义。

其他注意事项：

• 其他 ISA 可能具有较弱的内存模型，允许更积极的重新排序，在这种情况下，可能需要额外的同步原语来实现获取-释放
• 对于更强大的内存模型，例如 C 中常用的内存模型，仅 MOV 指令就足以实现获取-释放语义，因为这些模型禁止某些会损害内存一致性的重新排序场景。

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