x86 非临时指令：线程本地数据是不是需要围栏？

Posted 2023-02-19

【中文标题】x86 非临时指令：线程本地数据是不是需要围栏？

【英文标题】：x86 Non-Temporal Instructions: Is fencing ever needed for thread-local data?x86 非临时指令：线程本地数据是否需要围栏？

【发布时间】：2016-06-14 07:08:21

【问题描述】：

在 x86/x64 上，非临时存储指令（例如 MOVNTI 和 MOVNTPS）提供的内存排序保证比“常规”存储要弱。我知道在共享将跨线程非临时写入的内存时，围栏（例如SFENCE）是必要的。但是，线程本地内存是否需要围栏指令？如果我通过MOVNTPS 写入某个位置，是否保证写入对同一线程中的后续指令可见，而无需任何栅栏指令？

【问题讨论】：

单个线程总是按照程序顺序观察其自己的动作。乱序 CPU 的基本规则是它们总是表现得好像您的代码按程序顺序运行一样。 （唯一的例外是当架构有其他规则时：例如 IA-64 是显式并行性的实验，其中每个 VLIW 指令块并行执行。因此您可以在同一指令块中与 a=b, b=a 进行交换或一些东西。我猜一些 RISC 架构中的分支延迟槽是另一个例子。）

可能不存在单线程代码需要隔离任何东西的 ISA。核心可以很容易地窥探自己的存储缓冲区。

【参考方案1】：

是的，它们将在没有栅栏的情况下可见。请参阅英特尔® 64 和 IA-32 架构软件开发人员手册第 3A 卷：系统编程指南，第 1 部分中的 8.2.2 P6 和更新的处理器系列中的内存订购部分其中说，除其他外：

对于定义为可回写缓存的内存区域，[...] 读取可能会使用旧写入重新排序到不同的位置，但 不是旧的写入相同的位置。

和

对内存的写入不会与其他写入重新排序，与 以下例外： -- 使用非临时移动指令执行的流式存储（写入） （MOVNTI、MOVNTQ、MOVNTDQ、MOVNTPS 和 MOVNTPD）；