assembly - MWAIT 与 HALT 在效率方面的比较

Question

我对 MONITOR-MWAIT 与 HLT 指令产生了疑问。
两者都停止处理器，都在各种外部触发器(中断等)上唤醒。

在我的实验中，考虑到以下因素，HLT 和 MWAIT 的功能几乎相同:

如果您是 不是 操作系统调度程序，一个带有上述指令的简单循环，将很快被中断，并且由于 MWAIT 需要重新检查 MONITOR 和 MWAIT 之间的条件，有什么区别？ (我要问的是，为什么不首先使用 HLT，并节省分配跟踪区域的痛苦(如果不仔细配置，将避免 mon/mwait 机制并将其变成 NOP)，因为如果你不是操作系统调度程序，您不可能没有足够快地醒来以简单地检查 HLT 循环中的值... ???

(当然，MWAIT 可能具有更高的分辨率，我还没有测量过分辨率，但它似乎被(我假设)中断等唤醒了。所以我看不到大的优势。

谢谢，
任何以这种方式的想法将不胜感激

Answer 1

对于性能；最重要的是，无论何时 CPU 正在等待(HLT 的 IRQ，或 MWAIT 的 IRQ 或内存写入)发生时，它从“等待”状态退出所需的时间。这会影响延迟 - 例如在中断处理程序启动或任务切换实际发生之前需要多长时间。 CPU从等待状态出来的时间对于不同的CPU是不同的，对于同一个CPU上的HLT和MWAIT也可能略有不同。

这同样适用于功耗——等待时的功耗在不同 CPU 之间可能会有很大差异(尤其是当你开始考虑像超线程这样的事情时)； HLT 与 MWAIT 的功耗在同一 CPU 上也可能略有不同。

就使用而言，它们适用于不同的情况。 HLT 用于等待 IRQ，而 MWAIT 用于等待内存写入发生。当然，如果您正在等待内存写入发生，那么您需要决定 IRQ 是否应该中断您的等待(例如，如果您只想等待内存写入，您可以执行 CLI 然后 MWAIT)。

然而，对于多任务系统，它们大多只用于相同的事情——在 CPU 空闲的调度程序中。在引入 MONITOR/MWAIT 之前，调度程序会在等待工作时使用 HLT(以稍微降低功耗)。这意味着，如果另一个 CPU 解除一个任务的阻塞，它不能只是将该任务放入调度程序的队列中，并且必须向 HLT 的 CPU 发送一个(相对昂贵的)“处理器间中断”以将其从 HLT 状态中剔除(否则当有它可以/应该做的工作时，CPU 将继续什么都不做)。使用 MWAIT，这种“处理器间中断”(可能)是不必要的——您可以将 MONITOR 设置为监视对调度程序队列的写入，以便将任务放入队列的行为足以导致等待的 CPU 停止等待.

也有一些研究将 MONITOR/MWAIT 用于诸如自旋锁和同步之类的事情(例如，等待竞争锁被释放)。这项研究的最终结果是 CPU 退出“等待”状态所需的时间太长，并且像这样使用 MONITOR/MWAIT 会导致太多的性能损失(除非存在设计缺陷——例如使用自旋锁)当您应该使用互斥锁时)。

我想不出使用 HLT 或 MWAIT 的任何其他原因(除了调度程序和锁定/同步之外)。