在x86中暂停指令

我正在尝试创build自旋锁的哑版。 浏览网页时，我遇到了x86中的汇编指令，这个指令用于向处理器提示当前在该CPU上正在运行旋转locking。 英特尔手册和其他可用信息状态

The processor uses this hint to avoid the memory order violation in most situations, which greatly improves processor performance. For this reason, it is recommended that a PAUSE instruction be placed in all spin-wait loops. The documentation also mentions that "wait(some delay)" is the pseudo implementation of the instruction. 

上段的最后一行是直观的。 如果我没有成功抓住锁，我必须等待一段时间，然后再次抓住锁。

但是，在自旋锁的情况下，由于内存顺序违反，我们是什么意思？ “内存顺序违规”是指旋转锁后指令的不正确的推测加载/存储？

仅供参考，自旋locking问题已被问到堆栈溢出之前，但内存秩序违反问题仍然没有得到答复…至less为我的理解

Answer 1

试想一下，处理器如何执行一个典型的自旋等待循环：

 1 Spin_Lock: 2 CMP lockvar, 0 ; Check if lock is free 3 JE Get_Lock 4 JMP Spin_Lock 5 Get_Lock: 

经过几次迭代后，分支预测器将预测条件分支（3）将永远不会被采用，并且stream水线将填充CMP指令（2）。 这一直持续到最后另一个处理器写一个零来lockingvar。 在这一点上，我们有充满推测（即未提交）的CMP指令的stream水线，其中一些已经读取lockvar并向以下条件分支（3）（也是推测性的）报告了（不正确的）非零结果。 这是内存顺序违规发生的时候。 每当处理器“看到”一个外部写入（来自另一个处理器的写入）时，它在其stream水线中search推测性地访问相同存储器位置并且还没有提交的指令。 如果发现任何这样的指令，那么处理器的推测状态是无效的，并且在stream水线刷新的情况下被擦除。

不幸的是，这种情况很可能会在处理器每次等待自旋锁时重复进行，并且使得这些锁的速度比他们本应该慢的多。

inputPAUSE指令：

 1 Spin_Lock: 2 CMP lockvar, 0 ; Check if lock is free 3 JE Get_Lock 4 PAUSE ; Wait for memory pipeline to become empty 5 JMP Spin_Lock 6 Get_Lock: 

PAUSE指令将“去stream水线化”存储器读取，使得stream水线没有像第一个例子那样用推测CMP（2）指令填充。 （即它可以阻塞stream水线，直到所有较旧的存储器指令被提交为止）。因为CMP指令（2）顺序执行，所以在CMP指令（2）读之后发生外部写入的可能性（即时间窗口短得多） lockvar，但在CMP之前。

当然“去stream水线”也会浪费更less的能量在旋转locking和超线程的情况下，不会浪费资源，其他线程可以使用得更好。 另一方面，在每个循环退出之前还有一个分支预测错误。 英特尔的文档不build议暂停消除pipe道冲洗，但谁知道…