Concurrency SSE说明：哪些CPU可以执行原子16B内存操作？
考虑x86 CPU上的单内存访问（单读或单写，而不是读+写）SSE指令。指令正在访问16字节（128位）的内存，访问的内存位置与16字节对齐 文档“英特尔®64体系结构内存订购白皮书”指出，对于“读取或写入地址在8字节边界上对齐的四字（8字节）的指令”，无论内存类型如何，内存操作都将作为单个内存访问执行 问题是：是否存在Intel/AMD/etc x86 CPU，它们可以保证读取或写入与16字节边界对齐的16字节（128位）作为单个内存访问执行？是这样的，它是哪种特定类型的CPU（Core2/Atom/K8/Phenom/…）？如果您对此问题提供了答案（是/否），请同时指定用于确定答案的方法——PDF文档查找、暴力测试、数学证明或用于确定答案的任何其他方法 这个问题涉及以下问题：Concurrency SSE说明：哪些CPU可以执行原子16B内存操作？,concurrency,x86,thread-safety,atomic,sse,Concurrency,X86,Thread Safety,Atomic,Sse,考虑x86 CPU上的单内存访问（单读或单写，而不是读+写）SSE指令。指令正在访问16字节（128位）的内存，访问的内存位置与16字节对齐 文档“英特尔®64体系结构内存订购白皮书”指出，对于“读取或写入地址在8字节边界上对齐的四字（8字节）的指令”，无论内存类型如何，内存操作都将作为单个内存访问执行 问题是：是否存在Intel/AMD/etc x86 CPU，它们可以保证读取或写入与16字节边界对齐的16字节（128位）作为单个内存访问执行？是这样的，它是哪种特定类型的CPU（Core2/A
更新： 我用C语言创建了一个简单的测试程序，可以在计算机上运行。请在您的Phenom、Athlon、Bobcat、Core2、Atom、Sandy Bridge或任何您碰巧拥有的支持SSE2的CPU上编译并运行它。谢谢
// Compile with:
// gcc -o a a.c -pthread -msse2 -std=c99 -Wall -O2
//
// Make sure you have at least two physical CPU cores or hyper-threading.
#include <pthread.h>
#include <emmintrin.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
typedef int v4si __attribute__ ((vector_size (16)));
volatile v4si x;
unsigned n1[16] __attribute__((aligned(64)));
unsigned n2[16] __attribute__((aligned(64)));
void* thread1(void *arg) {
for (int i=0; i<100*1000*1000; i++) {
int mask = _mm_movemask_ps((__m128)x);
n1[mask]++;
x = (v4si){0,0,0,0};
}
return NULL;
}
void* thread2(void *arg) {
for (int i=0; i<100*1000*1000; i++) {
int mask = _mm_movemask_ps((__m128)x);
n2[mask]++;
x = (v4si){-1,-1,-1,-1};
}
return NULL;
}
int main() {
// Check memory alignment
if ( (((uintptr_t)&x) & 0x0f) != 0 )
abort();
memset(n1, 0, sizeof(n1));
memset(n2, 0, sizeof(n2));
pthread_t t1, t2;
pthread_create(&t1, NULL, thread1, NULL);
pthread_create(&t2, NULL, thread2, NULL);
pthread_join(t1, NULL);
pthread_join(t2, NULL);
for (unsigned i=0; i<16; i++) {
for (int j=3; j>=0; j--)
printf("%d", (i>>j)&1);
printf(" %10u %10u", n1[i], n2[i]);
if(i>0 && i<0x0f) {
if(n1[i] || n2[i])
printf(" Not a single memory access!");
}
printf("\n");
}
return 0;
}
.LC3:
.long -1
.long -1
.long -1
.long -1
.ident "GCC: (GNU) 4.4.4 20100726 (Red Hat 4.4.4-13)"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
程序TThread1.执行；
变量
n：红衣主教；
常数
ConstAll0:integer=（0,0,0,0）的数组[0..3]；
开始
对于n:=0到100000000 do
asm
movdqa xmm0，dqword[x]
movmskps eax，xmm0
inc dword ptr[n1+eax*4]
movdqu xmm0，dqword[ConstAll0]
movdqa-dqword[x]，xmm0
结束；
结束；
{TThread2}
程序TThread2.Execute；
变量
n：红衣主教；
常数
ConstAll1:integer=-1，-1，-1的数组[0..3]；
开始
对于n:=0到100000000 do
asm
movdqa xmm0，dqword[x]
movmskps eax，xmm0
inc dword ptr[n2+eax*4]
movdqu xmm0，dqword[ConstAll1]
movdqa-dqword[x]，xmm0
结束；
结束；
您能展示一下调试程序是如何看到您的线程过程代码的吗？请……英特尔体系结构手册第3A卷中实际上有一条警告。第8.1.1节（2011年5月），在保证原子能运行一节下： 访问较大数据的x87指令或SSE指令 而四字可以使用多个内存访问来实现。如果 这样的指令存储到内存中，一些访问可能会 当另一个导致操作停止时，完成（写入内存） 由于架构原因（例如，由于页面表条目 标记为“不在场”）。在这种情况下，已完成的 即使整个系统 指令导致了故障。如果TLB失效已延迟（请参阅 第4.10.4.4）节），即使所有访问都已关闭，也可能出现此类页面错误 到同一页 因此，即使底层体系结构使用单一内存访问，也不能保证SSE指令是原子指令（这就是引入内存隔离的原因之一） 结合《英特尔优化手册》第13.3节（2011年4月）中的这句话 AVX和FMA指令不引入任何新的保证原子 内存操作 事实上，SIMD的加载或存储操作都不能保证原子性，我们可以得出结论，Intel不支持任何形式的原子SIMD（至今） 作为一个额外的位，如果内存沿缓存线或页面边界分割（当使用允许未对齐访问的
movdquCMPXCHG16BCMPXCHG16B
.globl thread2
.type thread2, @function
thread2:
.LFB537:
.cfi_startproc
movdqa .LC3(%rip), %xmm1
xorl %eax, %eax
.p2align 5,,24
.p2align 3
.L11:
movaps x(%rip), %xmm0
incl %eax
movaps %xmm1, x(%rip)
movmskps %xmm0, %edx
movslq %edx, %rdx
incl n2(,%rdx,4)
cmpl $1000000000, %eax
jne .L11
xorl %eax, %eax
ret
.cfi_endproc
.LFE537:
.size thread2, .-thread2
.p2align 5,,31
.globl thread1
.type thread1, @function
thread1:
.LFB536:
.cfi_startproc
pxor %xmm1, %xmm1
xorl %eax, %eax
.p2align 5,,24
.p2align 3
.L15:
movaps x(%rip), %xmm0
incl %eax
movaps %xmm1, x(%rip)
movmskps %xmm0, %edx
movslq %edx, %rdx
incl n1(,%rdx,4)
cmpl $1000000000, %eax
jne .L15
xorl %eax, %eax
ret
.cfi_endproc
.LC3:
.long -1
.long -1
.long -1
.long -1
.ident "GCC: (GNU) 4.4.4 20100726 (Red Hat 4.4.4-13)"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits