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LOCK指令前缀

Zeppelin421 2023-09-14 原文

在Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual中的章节LOCK-Assert LOCK$ Signal Prefix中给出LOCK指令的详细解释


LOCK是一个指令前缀，也就是说LOCK会使紧跟在其后面的指令变成原子指令（atomic instruction）。

LOCK指令前缀只能加在以下这些指令前面
ADD，ADC，AND，BTC，BTR，BTS，CMPXCHG，CMPXCH8B，CMPXCHG16B，DEC，INC，NEG，NOT，OR，SBB，SUB，XOR，XADD，XCHG

总线锁

在多处理器环境中，CPU提供了在指令执行期间对总线加锁的手段。CPU芯片上有一条引线LOCK，如果汇编语言的程序中在一条指令前面加上前缀“LOCK”，经过汇编以后的机器代码就是CPU在执行这条指令的时候把引线LOCK的电位拉低，持续到这条指令结束时放开，从而把总线锁住，这样同一总线上别的CPU就暂时不能通过总线访问内存了，保证了这条指令在多处理器环境中的原子性。

总线锁这种做法锁定的范围太大了，导致CPU利用率急剧下降，因为使用LOCK#是把CPU和内存之间的通信锁住了，这使得锁定期间其他处理器不能操作其内存地址的数据，所以总线锁的开销比较大

缓存锁

从P6系列处理器开始，如果访问的内存区域已经缓存在处理器的缓存行中，LOCK#信号不会被发送。它会对CPU缓存中的缓存行进行锁定，在锁定期间，其他CPU不能同时缓存此数据。在修改之后通过缓存一致性协议来保证修改的原子性。这个操作被称为“缓存锁”

什么情况下使用总线锁

当操作的数据不能被缓存在处理器内部，或操作的数据跨多个缓存行时，也会使用总线锁
因为从P6系列处理器开始才有缓存锁，所以对于早些处理器是不支持缓存锁定的，也会使用总线锁

LOCK指令sectionCPU

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