锁前缀的范围是什么？

Question

据说以“lock”为前缀的汇编指令是原子的。我想知道“锁定”是否只能影响一个汇编指令;汇编指令本身不是原子的吗？

以下是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可以被中断吗？

Answer 1

锁定前缀会影响单个指令。

当修改多个CPU之间共享的内存时，指令停止是原子的。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被其他CPU视为原子操作。锁定前缀“锁定”内存位置，因此3个步骤（读取，修改，写入）看起来像一个，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，如果我们正在讨论中断，那么这些指令都不会被中断。整个指令之间发生中断。锁前缀使sub指令成为原子。 sete指令不是原子的，而是将ZF标志转换为零或非零整数值。

Answer 2

对于在其他CPU核心上并发运行的其他指令，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，从而防止两个内核同时尝试访问同一位置时发生冲突。

Answer 3

只有极少数某些装配指令是原子的。 x86主要是CISC架构，这意味着单个指令可以完成很多工作，其中单个指令可以将值从内存地址加载到寄存器中，对其执行操作，然后将结果存回在记忆中。这是一个复杂的操作，需要花费很多时间和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，汇编是一种与其他语言一样的语言。特别是在谈到CISC架构时，有许多“高级”构造和操作可以在单个命令中执行，它们不能保证原子执行，除非在指令文档中明确指定或使用{{ 1}}修饰符。