.NET中x86/x64/ia64内存模型的区别

Question

我正在寻找有关.NET CLR/JIT在x86/x64/ia64上使用的内存模型差异的参考资料。我知道x86和ia64之间存在一些差异（指令重排序、指令删除等），但我还没有找到有关x86和x64之间差异的参考资料。

我有一个应用程序，它的目标是实现非常紧密的延迟时间，在此时只能在x86上运行，并且可能在x64上运行（绝对不会在ia64上运行）。我想知道是否可以依赖于x86 JIT实现的某些特性，并在x64上仍然相对安全，或者是否应该编写松散的ia64 JIT（这将需要更多的字段是易失性的，并在几个地方插入内存屏障）。

感谢您提供任何指针。

- Jonathan Rupp

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如果内存时序紧张，为什么要使用 .NET？C++ 不是更好吗？ - gbn

时间紧迫，但开发时间仍然很重要。此外，我们还需要链接一些已经开发好的.Net库。在C++中构建这部分并通过PInvoke调用并不是不可能的，但必须通过性能测试来证明。我正在努力让.Net代码尽可能地表现出色，然后再考虑采取其他方案。 - Jonathan Rupp

Answer 1

有两篇关于.NET内存模型的文章（顺便提一下，这个模型比ECMA模型更强）：

• Vance Morrison（详细）
• Joe Duffy（基于上述规则的一组规则）

Joe Duffy的书《Windows并发编程》也是这个主题的一个很好的信息来源。

- Jon Skeet

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你能否总结一下与ECMA模型的区别？ - grover

第一篇链接的文章比我能做得更好。 - Jon Skeet

第二个链接似乎不再可用了，但是您可以通过访问http://www.bluebytesoftware.com/blog/SearchView.aspx?q=memory并搜索CLR 2.0内存模型来获取访问权限。 - Felix Dombek

Answer 2

.NET内存模型在ECMA规范ISO/IEC-23271中有所说明。具体而言，在第I部分：概念和架构，第12.6章“内存模型和优化”中。

该标准定义了JIT可以操作的边界。如果您想对架构保持中立，应遵循此标准，不利用x86/x64 JIT的任何特定内容。

此外，x64是x86的进化版本，主要由附加指令、寄存器和一些扩展（SSE2）组成，被定义为所有符合x64标准的处理器的基线。除了额外的地址空间和额外的寻址模式（指令指针相对数据访问）外，内存模型几乎没有变化。因此，针对x86 JIT进行优化也应在x64上产生良好的结果。

- grover

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这定义了ECMA模型 - .NET模型略微更强，因此更容易编写。 - Jon Skeet

顺便提一下，x86和x64的JIT实际上已经有了很大的分歧（以前x64在大多数方面都更优秀，现在变得更加有趣了）。希望它们能够更加一致（请原谅我这个双关语）。 - ShuggyCoUk

但仅限于他们所编写代码的质量。 - grover

Answer 3

这可能对您来说过于低级了，但一些旧的 AMD 64 位 CPU 没有 CMPXCHG16B（来源），如果您依赖它作为硬件非阻塞指令，则会出现问题。

此外，C++ 的内存模型似乎有变化，这可能是相关的，因此如果您正在进行非常低级别的代码编写，可能需要注意一下。

CLR 指定的内存模型是微软公司内部持续争论的话题（至少在2003年之前就公开讨论了）。顺便提一下，Chris Brumme 在那篇文章中指出，x64 的模型与 x86 相同，我认为这对于 CLR 托管代码的目的是准确的陈述。

除非你的目标用户明确包括Itanium，否则我认为只需为该架构包含一个回退、更慢但简单安全的实现即可保证正确性。然后就没有必要指出你的软件在该平台上出现故障，只需表明它以更慢的回退模式运行。如果人们随后想要严肃地使用该平台，你可以编写到那个松散的模型。

请注意，x64 JIT与x86 JIT不同（自3.5 SP1以来显著不同），因此对其中一个进行Release Mode测试并不能代表另一个，反之亦然。适当测试。

- ShuggyCoUk