什么是“代表; nop;”在x86汇编中意味着什么？它与“暂停”指令相同吗？

Question

• rep; nop是什么意思？
• 是否与pause指令相同？
• 是否与rep nop相同（没有分号）？
• 简单的nop指令有什么区别？
• 在AMD和英特尔处理器上的表现是否不同？
• （奖金）这些说明的官方文件在哪里？

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此问题的动机

在another question的评论中进行了一些讨论之后，我意识到我不知道x {（或x86-64）汇编中rep; nop;的含义。而且我也无法在网上找到一个好的解释。

我知道rep是一个前缀，意味着“重复下一条指令cx次”（或者至少它是旧的16位x86程序集中） 。根据此summary table at Wikipedia，似乎rep只能与movs，stos，cmps，lods，scas一起使用（但可能在新处理器上删除了此限制）。因此，我认为rep nop（没有分号）会重复nop次操作cx次。

然而，经过进一步搜索，我更加困惑。似乎rep; nop和pause map to the exactly same opcode和pause的行为与nop的行为略有不同。有些old mail from 2005说了不同的话：

• “尽量不要燃烧太多力量”
• “它只相当于'nop'，仅使用2字节编码。”
• “它对英特尔来说是神奇的。它就像'nop但是让其他HT兄弟跑了'”
• “在英特尔停顿并在Athlon上快速填充”

有了这些不同的意见，我无法理解正确的意思。

它在Linux内核中使用（在i386和x86_64上）以及此评论：/* REP NOP (PAUSE) is a good thing to insert into busy-wait loops. */它也是being used in BeRTOS，具有相同的注释。< / p>

Answer 1

rep; nop确实与pause指令（操作码F390）相同。它可能用于尚不支持pause指令的汇编程序。在以前的处理器上，这根本没有做任何事情，就像nop一样，只有两个字节。在支持超线程的新处理器上，它用作处理器的提示，您正在执行spinloop以提高性能。来自Intel's instruction reference：

  

改善了自旋等待循环的性能。当执行“自旋等待循环”时，Pentium 4或Intel Xeon处理器在退出循环时会遭受严重的性能损失，因为它检测到可能的内存顺序违规。 PAUSE指令向处理器提供代码序列为自旋等待循环的提示。在大多数情况下，处理器使用此提示来避免内存顺序违规，从而大大提高了处理器性能。因此，建议在所有自旋等待循环中放置PAUSE指令。

Answer 2

忽略不适用于指令的前缀。但是，未来的CPU可以使用该字节序列来编码新指令。 （是的，x86操作码空间是如此有限，以至于他们做了这样的疯狂的事情，是的，这使得解码器变得复杂。）

在这种情况下，表示您可以在spinloops中使用pause而不会向后突破compat 。不知道pause的旧CPU会将其解码为NOP而不会造成任何伤害。在新CPU上，您可以获得省电/ HT友好性的好处，并且当您正在旋转的内存确实发生变化并且您正在离开旋转循环时，avoiding memory-ordering mis-speculation。

在x86标签维基信息页面上链接到英特尔手册和大量其他好东西：https://stackoverflow.com/tags/x86/info

另一个无意义rep前缀成为新CPU指令的情况：lzcnt为F3 0F BD /r。在不支持该指令的CPU上（在其CPUID中缺少LZCNT功能标志），它将解码为rep bsr，其运行方式与bsr相同。因此，在旧CPU上，它会生成32 - expected_result，并且在输入为零时未定义。

一个无意义的rep前缀可能永远不会以不同的方式解码：rep ret默认情况下由gcc用于定位“通用”CPU（即不使用{{1}定位特定CPU }或-march，而不是针对AMD K8或K10。）几十年前，任何人都可以制作一个将-mtune解码为除rep ret以外的任何内容的CPU，因为它存在于大多数二进制文件中在大多数Linux发行版中。见What does `rep ret` mean?