为什么x86的INC指令不是原子的？

Question

我已经读过x86的INC指令不是原子的.我的问题是怎么来的？假设我们在x86-64上递增64位整数,我们可以用一条指令来完成,因为INC指令适用于内存变量和寄存器.那么为什么它不是原子的呢？

Answer 1

为什么会这样？处理器内核仍然需要读取存储在存储器位置的值,计算它的增量,然后将其存储回来.读取和存储之间存在延迟,同时另一个操作可能会影响该存储器位置.

即使执行无序,处理器内核也"足够智能",不会跳过自己的指令,也不负责在时间间隔内修改此内存.但是,另一个核心可能已发出修改该位置的指令,DMA传输可能会影响该位置,或者其他硬件以某种方式触及该存储器位置.

Answer 2

现代x86处理器作为其执行流程的一部分,将x86指令"编译"为较低级别的操作集; 英特尔称之为uOps,AMD rOps,但它归结为某些类型的单个x86指令由CPU中的实际功能单元执行为几个步骤.
这意味着,例如,:

INC EAX

被作为单个"迷你操作"执行uOp.inc eax(让我称之为 - 他们没有暴露).
对于其他操作数,事物看起来会有所不同,例如:

INC DWORD PTR [ EAX ]

低级分解虽然看起来更像:

uOp.load tmp_reg, [ EAX ]
uOp.inc tmp_reg
uOp.store [ EAX ], tmp_reg

因此不是原子地执行的.另一方面,如果你在前缀中说LOCK INC [ EAX ],那将告诉管道的"编译"阶段以不同的方式分解,以确保满足原子性要求.

其原因当然是其他人提到的 - 速度; 为什么要做一些原子的东西,如果不总是需要的话必然要慢

"mini-op"分解与原子性无关,因为单个cpu核心不能在指令中间中断.事实上,没有锁前缀的inc在单核机器上是完全原子的.只有当其他核心(或更加模糊,总线上的其他硬件)可以访问锁定前缀重要的内存时. (3认同)
@R ..：如果你说没有“锁”的非原子性对于重要的用例（同步原语）在单核机器上没有任何影响，那么我同意。但我不同意这使得“默认”原子性 - 你只是不需要单核上的_同步_原子性。 (2认同)