在 asm volatile 内联 PTX 指令中，为什么还要指定“内存”副作用？

Question

考虑以下来自 CUDA 的Inline PTX Assebly指南 (v10.2) 的摘录：

编译器假定asm()语句除了更改输出操作数之外没有副作用。为确保在生成 PTX 期间不会删除或移动 asm，您应该使用 volatile 关键字，例如：

asm volatile ("mov.u32 %0, %%clock;" : "=r"(x));

通常写入的任何内存都将被指定为输出操作数，但如果对用户内存有隐藏的副作用（例如，通过操作数间接访问内存位置），或者如果您想停止任何内存优化在生成 PTX 期间执行的 asm() 语句周围，您可以在第三个冒号后添加“内存”clobbers 规范...

这听起来像是两者 volatile，:: "memory"旨在表明内存中的副作用。现在，当然，可能存在非记忆副作用（例如 for trap;）。但是 - 当我使用 时volatile，也指定:: "memory")不是没用/没有意义吗？

_{稍微相关：当使用内联 PTX asm() 指令时，'volatile' 有什么作用？}

Answer 1

非volatile内联 asm 语句被视为其输入的纯函数：每次使用相同的显式输入运行时都给出相同的输出。

另外，没有"memory"破坏：不读取或写入任何未作为输入或输出操作数提及的内容。

听起来 volatile 和 :: "memory" 都是为了表示内存中的副作用。

不，volatile 只是意味着输出操作数不是输入操作数的纯函数。一"memory"撞大多是正交的，没有通过暗示volatile

您引用的示例似乎正在读取%%clock循环计数器或每次都需要重新执行的内容，否则编译器可能会执行CSE并将其提升出循环。您不希望它强制编译器溢出/重新加载它在寄存器中的任何全局变量。 volatile并不意味着内存副作用，所以它只是这个用例的票。

这仍然是一个错误的ASM模板来读取或写入编译器背后的任何其他变量（不通过明确的"m"，"=m"或"+m"操作数），因为volatile并不意味着"memory"撞。

在GNU C内联汇编甚至"r"(pointer_variable)也没有暗示指向的数据被读取或写入。例如，如果您对变量所做的只是将指向它的指针作为输入传递给asm没有"memory"破坏的语句，则可以将赋值优化为死存储。 如何指示可以使用内联 ASM 参数*指向*的内存？

甲"memory"撞将得到的编译器假定任何全局可到达的存储器（或通过指针输入可达）可能已被读出或写入，从而溢出/重装从围绕这样asm语句寄存器瓦尔。（除非转义分析可以证明没有其他任何东西可以有指向它们的指针，即指向 var 的指针没有“转义”局部作用域。就像编译器决定他们如何将 var 保存在寄存器中的非-内联函数调用。）

那么"memory"单独安全没有volatile吗？不

一"memory"撞不从，如果没有其明确的输出操作数均采用优化掉停止asm语句。（没有“=...”操作数，一个asm语句是隐式易变的）。

如果/当 asm 模板字符串执行时，必须假设具有内存破坏的非易失性 asm 语句修改抽象机中该点的任何可访问内存，但编译器仍然可以自由进行导致不会发生这种情况的转换根本没有，或者比来源更少。（例如，如果在循环中更改的其他变量都是地址未转义函数的本地变量，则将其从循环中提升出来。）

非volatileasm 语句仍被假定为纯函数 wrt。它的显式输入和输出，因此asm("..." : "=r"(out) : "r"(in) : "memory");如果循环"in"每次迭代都使用相同的内容，则可以将其提升到循环之外。（只有当循环变量都是 asm 语句无法指向的局部变量时才会发生这种情况（转义分析类似于非内联函数调用）。否则"memory" clobber 会阻止重新排序。）

或者如果所有使用"out"都可以优化掉，则完全优化掉，而不管语句周围的任何内存访问。如果省略 ，则该决定仅基于显式操作数volatile。

"memory"没有volatile;的clobber 没有很多用例；你可以想象用它来描述一个内部使用缓存来记忆结果的函数。编译器可以根据需要经常或不经常运行它，我们实际上并不关心内部缓存是否发生了变异。这是一个副作用，但不是一个有价值的副作用。

（我假设 CUDA 内联 asm 与 GNU C 内联 asm 具有相同的语义，由 Clang/LLVM 和 GCC 支持/实现。从引用看来确实如此。我对 CUDA 一无所知，所以我上面所说的一切都是基于 GNU C 内联 asm，因为 CUDA asm 似乎是相同的。如果我错了，请纠正我，例如，如果asm没有输出操作数的语句不是隐式的，volatile或者 CUDA 没有指针。

由于 GNU C 内联 asm 语法是为 C 设计的，后来改用于 CUDA，因此从 C 的角度考虑包括指针和转义分析可能有助于您理解设计。）