assembly - x86_64 指令流水线 : Instruction execution order

Question

我对指令流水线有一些疑问。

我有一个程序集

0x111: div    %ecx
0x112: add    $0x13,%ecx  #The address 112 is not real, I just kept to show that there is no instructions between div and add

程序计数器，RIP指向0x111。我怀疑当 RIP 处于 0x111 时，处理器是否会执行(指令流水线或顺序更改/任何原因)0x112 指令。如果我在 RIP 0x111 处停止执行，是否有可能执行 0x112 并且 %ecx 值为 0X13?

Answer 1

没有。一般规则是，流水线等功能对任何单个执行线程(即单个内核)都是完全透明的，并且 CPU 确保一切看起来就像指令已按程序顺序顺序执行一样，除了可能更快。如果执行在地址 0x112 处停止，无论是由于中断或断点还是任何其他原因，您将看到 %ecx 包含 div 的结果> 但没有添加 0x13。

有可能在内部，机器已经执行了 add，可能使用了一些未命名的内部寄存器，但如果是这样，那么机器负责“回滚”这个执行，所以架构寄存器 %ecx 包含在您能够检查它时它应该包含的内容。

流水线和其他类型的执行/内存重新排序在考虑性能时是相关的，但在考虑程序实际做什么时则无关。异常(exception)是在多线程程序中，因为由于这些特性，一个线程执行的内存访问可能不会以相同的顺序被其他线程看到，并且在这种顺序很重要的某些情况下可能需要屏障。但需要明确的是，这不适用于单线程程序。