Похоже, часть того, что вы на самом деле спрашиваете:
Почему не lock префикса неявного для cmpxchg с операндом памяти, like it is for xchg?
Простой ответ (что другие дали) - это просто, что Intel разработала его таким образом. Но это приводит к вопросу:
Почему Intel это сделала? Есть ли прецедент для cmpxchg без lock?
На однопроцессорной системе, cmpxchgявляется атомных по отношению к другим потокам, или любой другой код, работающий на одном ядре процессора. (Но не для «системных» наблюдателей, таких как устройство ввода-вывода с памятью или устройство, которое DMA считывает нормальную память, поэтому lock cmpxchg имеет значение даже для однопроцессорных схем процессора).
Контекстные коммутаторы могут выполняться только на прерываниях, а прерывания происходят до или после инструкции, а не в середине. Любой код, запущенный на том же CPU, будет видеть, что cmpxchg либо полностью выполнен, либо вообще нет.
Например, ядро Linux обычно компилируется с поддержкой SMP, поэтому он использует lock cmpxchg для атомной CAS. Но при загрузке в однопроцессорной системе он исправляет префикс lock до nop везде, где этот код был встроен, поскольку nopcmpxchg работает намного быстрее, чем lock cmpxchg. Для получения дополнительной информации см. Это LWN article about Linux's "SMP alternatives" system. Он может даже заплатить до lock префиксов перед подключением второго процессора.
Подробнее о атомарностью отдельных инструкций по однопроцессорных систем in this answer, и в @supercat's answer + comments на Can num++ атомарные для int num. См. my answer there для получения подробной информации о том, как атомичность действительно работает/реализована для инструкций read-modify-write, таких как lock cmpxchg.
(Это же рассуждение относится и к cmpxchg8b/cmpxchg16b и xadd, который обычно используется только для Synchonization/атомных опсов, а не делать однопоточные коды работать быстрее. Очевидно, что память назначение add [mem], reg полезен вне lock add [mem], reg кейс.)
Очевидно, вы можете использовать адрес памяти, вот и все. Первый операнд имеет тип r/m, так что вы идете. И как вы могли бы префикс инструкции с помощью 'lock', если бы она сама не существовала? – harold
@harold Я не совсем понимаю, чего не существует. Вы префикс LOCK, если вы хотите, чтобы команда была атомарной. Итак, CMPXCHG, без префикса LOCK, является атомарным или нет? –
Нет, но в вашем вопросе 2 вы, кажется, спрашиваете, почему существует «cmpxchg без блокировки», что является нечетным, поскольку комбинация не может существовать без частей - если это не то, что вы имели в виду, тогда вы можете уточнить? – harold