簡單的 MOV 指令能否在 x86 架構上實現獲取-釋放語意？

x86 架構中的取得-釋放語意：MOV 如何實作

在多執行緒程式設計領域，確保正確的資料一致性至關重要。像獲取-釋放 (acq_rel) 這樣的記憶體排序機制提供了一種對記憶體操作強制排序約束的方法。一個常見的誤解是 x86 上的 acq_rel 語意需要複雜的指令，例如 LOCK、fences 或 xchg。然而，在某些情況下，單獨的 MOV 指令就足夠了。

Intel 的文檔顯示 x86 在單核心內強制執行排序原則。更具體地說：

• 讀取不會與其他讀取重新排序。
• 寫入不會與較舊的讀取重新排序。
• 記憶體的寫入不會與其他寫入重新排序（同一核心上有一些例外）。

但是，在多核心系統，情況變得更加複雜。排序原則仍然適用於各個處理器，但來自不同處理器的寫入可以相互重新排序。

理解 x86 記憶體模型

理解的關鍵MOV 如何單獨在 x86 上實作 acq_rel 取決於底層記憶體模型。儘管有可能在核心內重新排序，但該模型假設對共享記憶體的存取是快取一致的。這意味著當一個處理器將一個值儲存到共享記憶體時，所有其他處理器最終都會看到更新後的值。

有了這個假設，就會發生以下現象：

• 一旦儲存對所有核心全域可見，它是即時且一致的。
• 在該儲存變為全域之前，沒有其他核心可以觀察到它

此行為模仿acq_rel 語義，它要求在任何後續取得（載入）操作之前，釋放（儲存）操作使修改後的資料對所有其他執行緒可見。

MOV 指令和 Acq_rel

對於 MOV，它執行載入和儲存操作一條指令。然而，由於前面概述的記憶體模型，MOV 的儲存元件充當釋放操作，而載入元件充當獲取操作。

這表示當執行緒使用 MOV 將值寫入記憶體時，其他執行緒的任何後續載入操作都將保證看到更新的值。此外，來自其他執行緒的其他載入操作不能重新排序為在釋放執行緒的 MOV 載入操作之前發生。

多執行緒程式設計的意思

了解 MOV 如何在 x86 上實現 acq_rel 對於多執行緒程式設計具有重要意義。開發人員可以使用 MOV 來實現原子變數和其他同步原語，確保適當的資料一致性，而無需使用柵欄或鎖等複雜指令的開銷。

但是，需要注意的是，MOV 本身無法強制執行順序一致性。為此，需要完整的記憶體屏障來防止跨處理器核心的所有重新排序。

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