跨平台实现 x86 的 pause 指令

Question

跨平台实现 x86 的 pause 指令

c++c++11x86

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什么是编写跨平台的x86暂停指令实现的最佳实践？我计划在C ++ 11项目中的繁忙旋转循环中使用它。

如果我只使用gcc工具链，那么我可以使用_mm_pause内部函数。即使本机处理器不支持x86暂停指令，这个内部函数是否会执行正确的操作？我也希望我的代码能在clang / llvm工具链上运行。

我想一个备选方案可以使用“std :: this_thread :: sleep_for”，因为我正在使用C ++ 11。但我不确定如何检测处理器功能（支持暂停还是不支持）并回退到睡眠状态。

我正在使用cmake构建我的项目，并且将始终在同一台机器上构建和部署。因此，在编译期间检测处理器设置是可行的。

以下是一个示例实现（伪代码）：

void pause() {
// Not sure how to detect if pause is available on the platform.
#if defined(USE_mm_pause)
  __asm__ ( "pause;" );
#else
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(0));
#endif
}

- Rajiv

检测指令是否可用的方法是编写一个使用该指令的小程序，然后在编译过程中进行编译、链接和运行。如果该指令对于工具链和硬件来说是可接受的一部分，那么编译器将正常工作；否则，你将得到一个编译失败或者一个非法指令的SIGILL错误。 - Phil Miller

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我更喜欢使用 __asm__ __volatile__("pause;");，这样GCC就不会在暂停期间重新排列内存访问。 - Casey

sleep_for 和 yield 有任何关联吗？还是只是巧合？因为对于 sleep/yield，调度程序会处理您的时间片，而 nop 只是一个空操作。 - Red XIII

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@RedXIII 这是一个问题吗？std::this_thread::sleep_for将运行睡眠命令，它只会使当前线程休眠，而不会安排另一个线程在核心上运行。对于yield，C++ 11具有std::this_thread::yield命令。这允许调度程序重新安排。 - Rajiv

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使用<immintrin.h>中的_mm_pause()函数。它可以在所有主要编译器中使用，包括MSVC。请参见如何在64位C++代码中使用暂停汇编指令？。（有重复内容的倾向，可能会被关闭。） - Peter Cordes

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Nils Pipenbrinck · Accepted Answer

即使本机处理器不支持x86暂停指令，该特性是否仍然能够正常工作？

是的，暂停指令被编码为F3 90。对于不知道该指令的早期Pentium 4处理器，它将把它解码为：

  REP NOP

这只是一个普通的NOP指令，带有无用的前缀字节。处理器会等待一两个周期，然后继续执行，而不会以任何方式改变处理器状态。虽然您将无法获得使用PAUSE所带来的性能和功耗优势，但程序仍将按预期工作。

有趣的是: REP NOP即使在大约35年前发布的8086处理器上也是合法的。这就是我所谓的向后兼容性。