关于 atomic 的话题

rc_hz

谢谢版主的解释！

有几个问题（均针对32-bit CPU)：
1. 看Intel的文档，32-bit CPU的几个general-purpose registers均是32-bit的。虽然data path是64-bit的，但它怎样才能做到原子性的read or write 64-bit的数据呢？

2. 以64-bit的data path width为例，是否意味着在数据读取的时候，自动的将进程的地址空间分成8byte组了，比如0~7, 8~15, 16~23, ... ？

3. 从data path的角度理解，进程的地址是物理地址还是虚拟地址？我感觉应该是物理地址，但在程序中开发者怎么能够控制物理地址是否对其呢？

4. 按照描述，读取integer的时候，如果它没有达到doubleword boundary的要求，也有可能不时atomic的，对吗？比如下面的结构体：

typedef struct _TestStruct {   byte b1;   byte b2;   int  i;   byte b3;   byte b4; } TestStruct; int main() {    TestStruct test;    int result;    result = test.i;   // Is this a atomic operation ? }

4. 有时候是否可以从汇编代码直接看出是否是atomic操作。
以openspace的一个例子为例：

/* ull_demo.c */ int main(void) {         unsigned long long target = 1;         unsigned long long tmp = target;         return 0; }

gcc -S ull_demo.c得到ull_demo.s
cat ull_demo.s

.file        "ul_demo.c"         .text .globl main         .type        main, @function main:         pushl        %ebp         movl        %esp, %ebp         andl        $-8, %esp         subl        $16, %esp         movl        $1, (%esp)      // 这两行是对target的赋值         movl        $0, 4(%esp)     // 一次设置32位，分两次         movl        (%esp), %eax    // 这两行是将64位值放到eax和edx中         movl        4(%esp), %edx         movl        %eax, 8(%esp)   // 这两行是将值赋给tmp变量         movl        %edx, 12(%esp)         movl        $0, %eax         leave         ret         .size        main, .-main         .ident        "GCC: (GNU) 4.4.2 20091027 (Red Hat 4.4.2-7)"         .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

可以看出在操作64-bit的unsigned long long的时候，实际上对memory操作了两次，因此肯定不是atomic的，对吗？

[ 本帖最后由 rc_hz 于 2009-11-21 10:37 编辑 ]

fox144215

atomic是通过Lock前缀来保证其原子性的，而Lock前缀也只能用于修饰某些指令，例如ADD等，有些指令比如XCHG本身就是原子操作，对于Lock前缀，MP spec明确指明，需要对齐，对于不对齐的操作将不保证原子性。Lock指令锁定了Memory Bus，使得CPU串行化访问某块内存，因此保证了原子性。

mik

原帖由 rc_hz 于 2009-11-21 10:09 发表
谢谢版主的解释！

有几个问题（均针对32-bit CPU)：
1. 看Intel的文档，32-bit CPU的几个general-purpose registers均是32-bit的。虽然data path是64-bit的，但它怎样才能做到原子性的read or write 64-bit ...

1、在 32 位代码下，可以使用 SSE 指令 read/write  64 位数据


例如：指令 movntq  qword ptr [eax], mm0

       这条指令将 mm0 写入地址 [eax]，64 位的数据

例如：指令 movq mm0, qword ptr [eax]

       这条指令读 64 位数据从内存 [eax] 到 mm0 寄存器



2、 data path 是 processor 的 data bus 分组情况，做数据传送时，processor 根据地址而使用哪些  data path


3、 virtual address 和 physcial address 并无区别，virutal address 与 physcial address 是对应关系。


4、
>> 按照描述，读取integer的时候，如果它没有达到doubleword boundary的要求，也有可能不时atomic的，对吗？

    没错，如果是跨了 doubleword （32位）边界，就不能保证其原子性。

    原因是：虽然 data bus 是 64 位， 但 address bus 还是 32 位，
               如果 读/写 doubleword 而跨了 doubleword 边界，那么 address bus 需要送 2 次

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关于 address bus 工作原理，稍后再说



>> 有时候是否可以从汇编代码直接看出是否是atomic操作。  

      可以，如果你汇编很在行的话！

    在 32 位系统上 C 语言层面上的 long long 是不能保证 原子性的。

openspace

也是
前面例子中也就a是全局变量的时候需要对a的访问进行同步控制
对于局部变量这个就免了

总算把概念澄清了
谢谢版主了

Godbach

那么：
　　(1) processor 先将 BE5# = 0，BE6# = 0，BE7# = 0，其它置 1，使用 data path 5、6、7 有效，其它 data path 无效，先读 24 位，放到 eax 的低 24 位

　　(2) 接着 processor 再置 BE0# = 0，其它置1，使 data path 0 有效，其它 data path 无效，
　　　读 byte 放到 eax 的高 8 位

mik兄，这个地方第（2）只需要BE0#=0即可吗，不需要先将地址调整一下吗？

k414097016

膜拜楼主！！