问题描述
我正在阅读有关缓存一致性的 MESI 协议的一些内容。我已经读过 x86-64 中的原子操作，例如 XCHG 以独占模式获取缓存行。
但根据协议，如果另一个内核读取或写入该缓存线中的内存位置，则该缓存线可以转换为共享或无效状态。那么这会在内核执行原子操作时发生吗？以及如何预防？
解决方法
拥有该行的 CPU 内核只是选择不处理和响应共享或使该行无效的请求，直到原子 RMW 操作完成。
现代 CPU 中的详细机制可能基于微码：xchg [mem],reg 的一个 uops 可能执行一种特殊类型的加载，“锁定”该缓存行（一旦它在该内核中独占，如果它还没有），最后一个 uops 做了一种特殊的存储，也可以“解锁”它，因为这种内部锁定机制只能由微码使用。
（将其打开到单独的 x86 指令锁定和解锁会产生系统死锁的可能性。将其置于一条指令的微代码内部可以确保最大锁定保持时间非常低，并且不会被一个中断。）
相关：我在 Can num++ be atomic for 'int num'?
上写了一个关于 x86 原子 RMW 操作的更一般的答案 ,除了 MESI 状态之外，所有 (?) 缓存一致性协议都具有在 MESI 状态之间发生转换时使用的“瞬态”状态。例如，当缓存请求从 S 到 M 的转换时，请求缓存必须等到所有其他缓存（或等效目录）确认它们已使缓存行无效，然后才能授予 M 状态。在此间隔期间，必须推迟引用临时缓存行的其他事务——否则缓存将永远无法在其他内核正在读取的缓存行上完成“升级”事务。原子操作需要对同一行进行读取和更新，而不允许任何其他代理在事务中间进行操作。或许实现这一点的最直接的方法是在读+写事务期间扩展一个或多个瞬态以“保护”缓存行。