锁前缀的范围是什么？答案

【问题标题】：What is the scope of lock prefix?锁前缀的范围是什么？
【发布时间】：2012-07-07 11:51:13
【问题描述】：

据说以“lock”为前缀的汇编指令是原子的。我想知道“锁”是否只能影响一条汇编指令；汇编指令本身不是原子的吗？

这是一个 linux 内核中的原子函数示例：

static __inline__ int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v)
 { unsigned char c;
 __asm__ __volatile__(
 LOCK "subl %2,%0; sete %1" 
    :"=m" (v->counter), "=qm" (c) 
     :"ir" (i), "m" (v->counter) : "memory"); 
return c; }

在这个例子中 subl 和 sete 可以被打断吗？

【问题讨论】：

标签： assembly linux-kernel x86 kernel

【解决方案1】：

锁定前缀影响单个指令。

指令在修改多个 CPU 之间共享的内存时不再是原子的。涉及读取内存操作数、对其执行某些操作（例如 AND、XOR、INC 等）然后将其写回的修改不会被其他 CPU 视为原子操作。锁定前缀“锁定”了内存位置，因此 3 个步骤（读取、修改、写入）看起来是一个步骤，即其他 CPU 只能观察锁定指令之前和之后的内容。

请参阅 Intel 或 AMD 的官方 CPU 文档。

编辑：在您新添加的示例中，如果我们谈论的是中断，则这些指令都不能被中断。中断发生在整个指令之间。锁定前缀使sub 指令具有原子性。 sete 指令不是原子指令，它用于将 ZF 标志转换为零或非零整数值。

【讨论】：

我已经为这个问题添加了一个例子。
我的意思是两条指令之间可以发生中断吗？
是的，他们可以。这有什么问题吗？
AlexeyFrunze：我猜@venus.w 担心两条指令之间发生中断可能会违反标志寄存器并导致 ste 结果错误。但实际上，当中断返回时，标志寄存器会被恢复。

【解决方案2】：

相对于在其他 CPU 内核上同时运行的其他指令而言，一条指令不是原子的。 LOCK 前缀的作用是锁定总线，以便在锁定指令运行时其他内核无法访问内存，从而防止两个内核尝试同时访问同一位置的冲突。

【讨论】：

【解决方案3】：

只有极少数特定的汇编指令是原子的。 x86 主要是 CISC 架构，这意味着单条指令可以完成很多工作，其中单条指令可以将内存地址中的值加载到寄存器中，对其执行操作，然后将结果存储回来在记忆中。这是一个复杂的操作，需要很多时间和 CPU 周期来执行；为了提高性能，许多这样的指令都是流水线的，它们的执行顺序是交织在一起的。

基本上，汇编语言和其他语言一样。特别是在谈到 CISC 架构时，可以在单个命令中执行许多“高级”构造和操作，除非在指令文档或 @987654321 中明确指定，否则它们不能保证原子执行@修饰符。

【讨论】：