CPU什么时候可以忽略LOCK前缀并使用缓存一致性？

我原本以为MESI等缓存一致性协议可以提供伪原子性but仅跨个人内存加载/存储指示。如果我执行获取、修改、写入指令组合，仅使用 MESI 将无法在第一条指令到最后一条指令之间强制执行原子性。

然而，英特尔参考手册第 3a 卷第 8 节说：

8.1.4 LOCK 操作对内部处理器缓存的影响

对于 P6 和更新的处理器系列，如果内存区域 在 LOCK 操作期间被锁定的信息被缓存在处理器中 正在执行 LOCK 操作作为回写存储器并且是 完全包含在高速缓存行中，处理器可能不会断言 总线上的 LOCK# 信号。相反，它会修改内存位置 内部并允许其缓存一致性机制来确保 操作以原子方式执行。这个操作称为“缓存 锁定。”缓存一致性机制自动防止两个或 更多处理器缓存了相同的内存区域 同时修改该区域的数据。

http://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-software-developer-vol-3a-part-1-manual.pdf http://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-software-developer-vol-3a-part-1-manual.pdf

这似乎与我的理解相矛盾，暗示不需要使用 LOCK 指令，因为可以使用缓存一致性？

锁定作为一个概念与实际的总线 #lock 信号之间存在差异 - 后者是实现第一个锁定的方法之一。缓存锁定是另一种更简单、更高效的方法。

MESI 协议保证，如果一条线路由某个核心（无论是否修改）独占，则没有其他人拥有它。在这种情况下，您可以通过在缓存中添加简单的标志来自动执行多个操作，该标志会阻止外部窥探，直到操作完成。这将具有与锁概念所规定的相同的效果，因为没有其他人可以改变甚至观察中间值。

在更复杂的情况下，该行不是由单个高速缓存保存（例如，它可能在多个高速缓存之间共享，或者访问可能会在两个高速缓存行之间分割，并且只有一个高速缓存在您的高速缓存中 - 场景列表通常是实现具体且可能没有由 CPU 制造商披露） - 在这种情况下，您可能不得不求助于“较重”的大炮，例如总线锁，这通常可以保证no one can do anything在共享巴士上。显然，这对性能有巨大影响，因此可能仅在您别无选择时才使用。在大多数情况下，一个简单的缓存级锁就足够了。请注意，像 Intel TSX 这样的新方案似乎以类似的方式工作，当您在缓存中工作时提供优化。

顺便说一句 - 您关于单个指令的伪原子性的假设也是错误的 - 如果您提到单个内存操作（加载或存储），那么它是正确的，因为一条指令可能包含多个指令（inc [addr]例如没有锁就不是原子的）。您的引用中也出现的另一个限制是访问需要包含在缓存行中 - 即使在单个加载或存储中，分割行也不能保证原子性（因为它们通常实现为稍后合并的 2 个内存操作） ）。