performance - 我可以在 x86/x86_64 上原子地增加一个 16 位计数器吗？

Question

我想通过将现有的 32 位计数器转换为 16 位计数器来节省内存。这个计数器是原子递增/递减的。如果我这样做：

1. 我对 x86/x86_64 上的 atomic_inc(uint16_t x) 使用什么指令？
2. 这在多处理器 x86/x86_64 机器中是否可靠？
3. 这样做是否会对这些架构中的任何一个造成性能损失？
4. 如果 (3) 是，那么预期的性能损失是多少？

感谢您的意见！

Answer 1

这是使用 GCC 程序集扩展的一个，作为 Steve 的 Delphi 答案的替代方案：

uint16_t atomic_inc(uint16_t volatile* ptr)
{
    uint16_t value(1);
    __asm__("lock xadd %w0, %w1" : "+r" (value) : "m" (*ptr));
    return ++value;
}

将 1 更改为 -1，将 , 更改++为--递减。

Answer 2

这是一个有效的Delphi函数：

function LockedInc( var Target :WORD ) :WORD;
asm
        mov     ecx, eax
        mov     ax, 1
   Lock xadd    [ecx], ax
        Inc     eax
end;

我想您可以将其转换为您需要的任何语言。

Answer 3

执行原子增加的最简单方法如下（这是内联 ASM）：

asm
  lock inc dword ptr Counter;
end;

其中 J 是一个整数。这将直接增加其内存位置的计数器。

我已经用蛮力测试了它，它可以 100% 工作。

Answer 4

回答其他三个问题：

1. 没有找到一种方法来制作以 2 开头的编号列表
2. 是的，这在多处理器环境中是可靠的
3. 是的，有性能损失
4. “锁定”前缀锁定总线，不仅针对处理器，还针对任何可能希望通过 DMA（大容量存储、图形......）访问总线的外部硬件。所以它很慢，通常约为 100 个时钟周期，但成本可能更高。但是，如果您有“兆字节”的计数器，很可能您将面临缓存未命中，在这种情况下，无论如何您都必须等待大约 100 个时钟（内存访问时间），以防页面未命中，几个一百，因此锁定的开销可能无关紧要。