据我了解，原子操作（例如c ++原子）首先锁定高速缓存行，然后执行原子操作。我有两个问题：1.如果说原子比较和交换是硬件中的原子操作本身，为什么我们需要锁定高速缓存行；以及2.当高速缓存行被锁定时，另一个CPU如何等待它？它使用自旋锁样式等待吗？
谢谢
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首先：取决于！
1。）如果系统锁定了高速缓存行，则与c ++无关。这是一个如何组织缓存的问题，尤其是汇编指令如何与缓存一起使用。这是CPU架构的问题！
2。）编译器如何执行原子操作取决于实现。会生成哪些汇编指令来执行原子操作，因编译器而异，甚至在不同版本上也会有所不同。
3。）据我所知，如果无法执行访问同一缓存行的其他内核的“更聪明”的通知/同步，缓存行的完全锁定只是后备解决方案。但是通常不仅涉及单个缓存。想想多级缓存架构。某些缓存仅对单个内核可见！因此，还需要执行更多的内存系统操作来锁定一行。如果涉及多个核心，还必须从不同的缓存级别移动数据！
4。）从c ++的角度来看，原子操作不仅是单个操作。实际发生的情况取决于原子操作的内存排序选项。由于原子操作通常用于线程间同步，因此对于单个原子RMW操作必须做更多的事情！要了解必须做什么，您应该给https://www.cplusplusconcurrencyinaction.com/一个机会。它详细介绍了内存障碍和内存顺序。
5。）锁定高速缓存行（如果确实发生这种情况）不应导致自旋锁或其他内核上的其他事情，因为对高速缓存行本身的访问仅花费了一些时钟周期。根据架构的不同，它只是简单地“持有”另一个内核一段时间。可能发生的情况是，“休眠”核心可以在其他管道中并行执行其他操作。但是，这是非常特定于硬件的。
正如评论所给出的：看一下https://fgiesen.wordpress.com/2014/08/18/atomics-and-contention/，它给出了一些提示，说明缓存一致性和锁定会发生什么情况。
除了锁定引擎盖外，还有很多其他功能。我相信您的问题只会在表面上出现！
实际使用：不要考虑！编译器供应商和cpu架构师做得非常好。您作为程序员应该衡量您的代码性能。从我的角度来看：无需考虑如果锁定缓存行会发生什么。您必须编写良好的算法，并考虑程序数据的良好内存组织，并减少线程之间的相互关系。