了解CMPXCHG8B/CMPXCHG16B的工作原理

Question

此指令可与锁前缀一起使用，以允许指令原子执行。为了简化与处理器总线的接口，目的操作数接收一个写周期，而不考虑比较的结果。如果比较失败，则写回目标操作数；否则，将源操作数写入目标。

我很难理解最后一句（但可能也很难理解整个图表）

• 目标操作数被写回。..写回什么？
• ...；否则，将源操作数写入目标源操作数是什么？是ecx:ebx吗？据我所知，这个CAS指令只接受一个操作数（内存目标）。

如果有人能重新措辞和/或解释关于无条件写入的这一点，我将不胜感激。

Answer 1

与常规CMPXCHG r/m32、r32的措辞相比，应该更有意义，尤其是比较手动条目顶部表单中的简短描述。我已经用dst、src和隐式进行了注释。注意，Intel语法通常是OP dst,src。

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CMPXCHG r/m64,r64:比较RAX（隐式）与r/m64（dst）。如果相等，则设置ZF，并将r64(src)加载到R/M64(dst)中。否则，清除ZF并将R/M64(dst)加载到RAX中（隐式）。

CMPXCHG16B m128比较RDX:RAX和m128(dst)。如果相等，则设置ZF并将RCX：RBX加载到m128(dst)中。否则，清除ZF并将m128加载到RDX：RAX中。

是的，没错，英特尔的手册用“加载”来描述存储到内存。（对于目标可以是寄存器的CMPXCHG来说，这是稍微合理的，而对于CMPXCHG16b来说则完全不合理。）

但无论如何，记住这些实现：

（就C++而言std::atomic。要真正做到原子化，它们需要lock前缀，否则它是一个非原子RMW。C++只能编译为锁CMPXCHG/锁CMPXCHG16b，而不是主流编译器的未锁定的CMPXCHG。）

目标操作数被写回...写回什么？

目标的旧值（刚刚加载）被写回。这意味着cmpxchg16b始终是一个写，并且将始终将页面的脏标志标记为脏。（cmpxchg是否在失败时写入目标缓存行？如果不是，它是否比xchg更适合Spinlock？询问它是否真的在CAS失败时在微架构上弄脏了缓存行。我假设是这样，但没有检查过。）

这在历史上对旧CPU上的lock前缀非常重要，在旧CPU上有一个外部lock#引脚，lock CMPXCHG实际上为整个加载+存储对断言了这个引脚。现代CPU只是在受影响的高速缓存线上保持一个高速缓存锁的持续时间，用于可缓存内存上的对齐锁CAS。这就是为什么手册上说“为了简化与处理器总线的接口，目标操作数接收一个写周期，而不考虑比较的结果。”

如果比较失败，则写回目标操作数；否则，将源操作数写入目标。（处理器不会在不产生锁定写的情况下产生锁定读。）

这整段是Intel在编写CMPXCHG16b条目时从CMPXCHG手动条目复制粘贴的；在CX16上下文中不太清楚，因为它有2个隐式操作数，而不是显式源和读写RAX。它没有定义术语“源操作数”。

在前面的描述中，它确实为该指令定义了“目标操作数”术语

将edx：eax中的64位值（如果操作数大小为128位，则将rdx：rax中的128位值）与操作数（目标操作数）进行比较

“the operand”表示显式操作数。这显然是这个意思，因为它是唯一可以是记忆的东西，所以它一定是被比较的东西之一。还有其他线索/原因，从英语如何运作等等。