在 8 位字段上使用 CMPXCHG 指令是否比在 32 位字段上更糟糕？

Question

我想问一下，在 8 位 memory 字段上使用CMPXCHG指令是否在任何方面都比在 32 位字段上使用它更糟糕。

我正在使用 C11 stdatomic.h来实现几个同步方法。

Answer 1

不， lock cmpxchg [mem], reg 8 vs. 32-bit 没有任何惩罚。 现代 x86 CPU 可以加载和存储到其 L1d 高速缓存，而不会对单字节与对齐的 dword 或 qword 造成任何损失。 现代 x86 硬件不能将单个字节存储到 memory 吗？ 答案：它可以零惩罚¹因为他们花费晶体管来快速进行甚至未对齐的加载/存储。

处理寄存器中窄 integer 的周围 asm 指令与[u]int32_t相比，如果有任何额外成本，也应该可以忽略不计。 请参阅为什么 GCC 不使用部分寄存器？ - 大多数编译器都知道如何小心使用部分寄存器，现代 CPU（Haswell 及更高版本，以及所有非 Intel）不会将低 8 与寄存器的 rest 分开重命名，因此唯一的危险是错误的依赖关系。 根据您正在做什么，最好使用带有_Atomic uint8_t的unsigned本地临时文件，或者最好让您的本地人也使用uint8_t 。

脚注 1：与某些非 x86 CPU 不同，其中字节存储实际上是通过缓存 RMW 周期实现的（ 是否有任何现代 CPU 缓存字节存储实际上比字存储慢？ ）。 在那些 CPU 上，您希望 atomic xchg 对于 word 和 byte 而言一样便宜，但对于 cmpxchg 来说，希望太大了。 但是几乎所有非 x86 ISA 都有 LL/SC 而不是 xchg / cmpxchg，因此即使是原子交换也是单独的 LL 和 SC 指令，并且 SC 将需要一个 RMW 周期来提交缓存。