x86 是否提供指令来加载哪些数据进入缓存？答案

【问题标题】：Does x86 provide instructions to load which data goes into cache?x86 是否提供指令来加载哪些数据进入缓存？
【发布时间】：2018-01-06 09:58:54
【问题描述】：

这里提到了预取指令：https://c9x.me/x86/html/file_module_x86_id_252.html，它允许系统程序提示 cpu 哪些数据应该进入缓存。但是，如果是引导加载程序作为操作系统加载的单个简单程序 - 就像 MikeOS 一样简单 - 那么，这些提示是否可以几乎确定哪些数据位于缓存中，因为只有一个进程在控制 CPU - 或者cpu 还在自己做分支预测吗？是不是表示这个目的首选cpu的内部分支预测？

【问题讨论】：

不这么认为，不。此外，允许它的性能损失可能远远超过任何收益。您将如何确保您的缓存策略对所有 CPU 架构、所有缓存大小等都是最佳的？
x86 有 prefetch instruction，但通常 CPU 足够聪明，可以识别访问模式本身，因此您必须仔细测量性能以查看它是否真的有帮助，或者只是将无用的操作码添加到二进制。
@fredrik 感谢您的 cmets，但您能否详细说明一下可能会导致的一些性能损失？
因为这是一个非常开放的问题（不是 stackoverflow 问题），所以答案是绝对的。如果您可以控制处理器并了解架构，那么您可以控制缓存中的大部分内容（如果不是全部的话）。即使没有完全控制，您也可以鼓励缓存中的内容，但您正在与其他代码竞争，并且如果您不知道/理解其他代码或它在做什么，它决定了您可能拥有的控制权。
如果这是另一个我崩溃/幽灵的问题，这不是你解决它们的方式。

标签： assembly x86 cpu cpu-architecture cpu-cache

【解决方案1】：

分支目标缓冲区（以及其他分支预测缓存，如分支历史缓冲区）与 L1D / L1I / L2 / L3 内存缓存完全分开。

x86 没有管理分支预测缓存的指令，只有数据/指令缓存（这是大多数人说“缓存”时的意思）。 AFAIK，没有其他架构也没有用于分支预测缓存的缓存控制指令，但您似乎只是在讨论 x86。

我也不确定您是否真的在尝试询问分支预测缓存，或者您是否完全对 CPU 的工作方式感到困惑。请参阅 Ulrich Drepper 的 What Every Programmer Should Know About Memory，以及 2017 年关于一些小问题的更新。 What Every Programmer Should Know About Memory?

除了 cmets 中关于控制数据/指令缓存内容的链接（正如我所说，这是大多数人在谈论将数据加载到缓存中）。

【讨论】：