c - 乱序执行和内存栅栏

Question

我知道现代 CPU 可以乱序执行，但是它们总是按顺序退出结果，如维基百科所述。

“Out of Oder 处理器及时用其他就绪的指令填充这些“插槽”，然后在末尾对结果重新排序，使指令看起来像是正常处理的。 "

现在据说在使用多核平台时需要内存栅栏，因为由于乱序执行，可以在此处打印错误的 x 值。

Processor #1:
 while f == 0
  ;
 print x; // x might not be 42 here

Processor #2:
 x = 42;
 // Memory fence required here
 f = 1

现在我的问题是，由于无序处理器(我假设是多核处理器的核心)总是按顺序退出结果，那么内存栅栏的必要性是什么。多核处理器的内核不会看到仅从其他内核退役的结果，或者它们也看到正在运行的结果吗？

我的意思是在我上面给出的例子中，当处理器 2 最终退出结果时，x 的结果应该在 f 之前，对吧？我知道在乱序执行期间它可能在 x 之前修改了 f 但它一定没有在 x 之前退出它，对吧？

现在有了按顺序退出结果和缓存一致性机制，为什么在 x86 中还需要内存栅栏？

Answer 1

本教程解释了这些问题:http://www.hpl.hp.com/techreports/Compaq-DEC/WRL-95-7.pdf

FWIW，内存排序问题发生在现代 x86 处理器上，原因是虽然 x86 内存一致性模型提供了相当强的一致性，但需要明确的障碍来处理先写后读的一致性。这是由于称为“存储缓冲区”的东西。

也就是说，x86 是顺序一致的(良好且易于推理)，除了加载可能会根据较早的存储重新排序。也就是说，如果处理器执行序列

store x
load y

然后在处理器总线上这可能被视为

load y
store x

此行为的原因是前面提到的存储缓冲区，它是在写入系统总线之前写入的一个小缓冲区。 OTOH，加载延迟是性能的关键问题，因此允许加载“插队”。

参见 http://download.intel.com/design/processor/manuals/253668.pdf 中的第 8.2 节