CPU 如何提供 memory_order_acquire 保证？答案

【问题标题】：How does CPU provides what memory_order_acquire guarantees?CPU 如何提供 memory_order_acquire 保证？
【发布时间】：2018-08-16 00:30:13
【问题描述】：

我一直在研究 C++ 11 中的内存顺序语义，但在理解 memory_order_acquire 在 CPU 级别如何工作时遇到了一些困难。

根据cppreference；

具有此内存顺序的加载操作执行获取操作在受影响的内存位置上：当前没有读取或写入线程可以在此加载之前重新排序。其他线程中的所有写入释放相同的原子变量在当前可见线程（请参阅下面的 Release-Acquire 顺序）

我真的无法理解的部分是；

当前线程中的任何读取或写入都不能在此之前重新排序加载。

如果 CPU 在到达 'memory_order_acquire' 部分之前已经对命令进行了重新排序，会发生什么？ CPU 是否恢复所有已完成的工作？这如何保证？

谢谢。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

CPU 不会“到达”memory_order_acquire 部分。这些是编译器的指令。编译器必须使用其对 CPU 内存模型的了解来翻译它。

例如，如果 CPU 最多只能重新排序 2 条指令，则插入 2 条 NOP 指令将是实现这部分语义的一种相当简单的方法。

【讨论】：

【解决方案2】：

如第二段所述here

程序的指令可能不会按照正确的顺序运行，只要最终结果是正确的。

OoOE 不只是盲目地执行任何可用的东西。 CPU 将包含明确禁止跨边界重新排序这些访问的逻辑。正如那篇文章的其他地方所指出的，OoOE 的硅成本非常昂贵，很可能是由于这类问题。

正如this SO question 中所述，内存屏障确实是有代价的——根据上述情况，这很有意义。基本上它们确实会导致正常的 OoOE 管道受到影响。

【讨论】：