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什么是“代表; nop;“在x86汇编中意味着什么？它与“暂停”指令相同吗？

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  • rep; nop 是什么意思？

  • 与 pause 指令相同吗？

  • 是否与 rep nop 相同（没有分号）？

  • 简单的 nop 指令有什么区别？

  • 在AMD和英特尔处理器上它的表现是否不同？

  • （奖金）这些说明的官方文件在哪里？

这个问题的动机

在another question的评论中进行了一些讨论后，我意识到我不知道 rep; nop; 在x86（或x86-64）程序集中的含义 . 而且我也无法在网上找到一个好的解释 .

我知道 rep 是一个前缀，意思是“重复下一条指令 cx 次”（或者至少它是旧的16位x86程序集） . 根据summary table at Wikipedia，似乎 rep 只能与 movs ， stos ， cmps ， lods ， scas 一起使用（但可能在新处理器上删除了此限制） . 因此，我认为 rep nop （没有分号）会重复 nop 次 cx 次 .

然而，经过进一步搜索，我更加困惑 . 似乎 rep; nop 和 pause map to the exactly same opcode， pause 的行为与 nop 有点不同 . 有些old mail from 2005说不同的东西：

  • "try not to burn too much power"

  • "it is equivalent to 'nop' just with 2 byte encoding."

  • "it is magic on intel. Its like 'nop but let the other HT sibling run'"

  • "it is pause on intel and fast padding on Athlon"

有了这些不同的意见，我无法理解正确的含义 .

它正在Linux内核中使用（在i386和x86_64上）以及此注释： /* REP NOP (PAUSE) is a good thing to insert into busy-wait loops. */ 它也是being used in BeRTOS，具有相同的注释 .

assembly x86 cpu x86-64

2 回答

  • 66

    rep; nop 确实与 pause 指令（操作码 F390 ）相同 . 它可能用于不支持 pause 指令的汇编程序 . 在以前的处理器上，这根本没有做任何事情，就像 nop 一样，只有两个字节 . 在支持超线程的新处理器上，它用作处理器的提示，您正在执行spinloop以提高性能 . 来自Intel's instruction reference：

    提高自旋等待循环的性能 . 执行“自旋等待循环”时，Pentium 4或Intel Xeon处理器在退出循环时会受到严重的性能损失，因为它会检测到可能的内存顺序违规 . PAUSE指令向处理器提供代码序列为自旋等待循环的提示 . 在大多数情况下，处理器使用此提示来避免内存顺序违规，从而大大提高了处理器性能 . 因此，建议在所有自旋等待循环中放置PAUSE指令 .

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  • 8

    不适用于指令的前缀将被忽略 . 但是，未来的CPU可以使用该字节序列来编码新指令 . （是的，x86操作码空间非常有限，以至于他们做了这样的疯狂的事情，是的，这使得解码器变得复杂 . ）

    在这种情况下， it means you can use pause in spinloops without breaking backwards compat . 不知道 pause 的旧CPU会将其解码为NOP而不会造成任何伤害 . 在新的CPU上，你可以获得省电/ HT友好的好处，以及avoiding memory-ordering mis-speculation当你的内存离开旋转循环时 .

    在x86标签维基信息页面链接到英特尔的手册和大量其他好东西：https://stackoverflow.com/tags/x86/info

    另一种无意义的 rep 前缀成为新CPU的新指令： lzcnt 是 F3 0F BD /r . 在不支持该指令的CPU上（在其CPUID中缺少LZCNT功能标志），它将解码为 rep bsr ，其运行方式与 bsr 相同 . 因此在旧CPU上，它会产生 32 - expected_result ，并且在输入为零时未定义 .

    一个无意义的 rep 前缀的情况可能永远不会以不同的方式解码： rep ret 默认情况下由gcc用于定位"generic" CPU（即不针对具有 -march 或 -mtune 的特定CPU，而不是针对AMD K8或K10 . ）这将是几十年之前任何人都可以制作一个将 rep ret 解码为 ret 以外的其他CPU，因为它存在于大多数Linux发行版的大多数二进制文件中 . 见What does rep ret mean?

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