如果你在写优化 多核编译器/字节码虚拟机 中央处理器，你需要知道什么 特别是关于x86的制作 它生成有效运行的代码 在所有的核上?

作为编写优化编译器/字节码虚拟机的人，我可能能够在这里帮助你。

您不需要特别了解x86，就可以让它生成跨所有核心高效运行的代码。

但是，您可能需要了解cmpxchg及其相关知识，以便编写能够在所有核心上正确运行的代码。多核编程要求在执行线程之间使用同步和通信。

您可能需要了解一些关于x86的知识，以便让它生成在x86上高效运行的代码。

你还可以学习其他一些有用的东西:

您应该了解操作系统(Linux或Windows或OSX)提供的允许您运行多个线程的功能。你应该学习并行化api，比如OpenMP和Threading Building Blocks，或者OSX 10.6“Snow Leopard”即将推出的“Grand Central”。

您应该考虑编译器是否应该自动并行，或者编译器编译的应用程序的作者是否需要在他的程序中添加特殊的语法或API调用来利用多核。

非官方的SMP FAQ

曾经，为了编写x86汇编程序，例如，你会有这样的指令:“用值5加载EDX寄存器”，“增加EDX”寄存器，等等。对于拥有4核(甚至更多)的现代cpu，在机器代码级别上，它是否看起来就像有4个独立的cpu(即只有4个不同的“EDX”寄存器)?

完全正确。有4组寄存器，包括4个单独的指令指针。

如果是这样，当你说“增加EDX寄存器”时，是什么决定哪个CPU的EDX寄存器被增加?

当然是执行指令的CPU。可以把它想象成4个完全不同的微处理器共享相同的内存。

现在在x86汇编器中有“CPU上下文”或“线程”概念吗?

不。汇编程序只是像往常一样翻译指令。没有变化。

内核之间的通信/同步是如何工作的?

由于它们共享相同的内存，这主要是程序逻辑的问题。虽然现在有一个处理器间中断机制，但它不是必要的，最初也没有出现在第一个双cpu x86系统中。

如果您正在编写一个操作系统，通过硬件公开的什么机制允许您在不同的内核上调度执行?

The scheduler actually doesn't change, except that it is slightly more carefully about critical sections and the types of locks used. Before SMP, kernel code would eventually call the scheduler, which would look at the run queue and pick a process to run as the next thread. (Processes to the kernel look a lot like threads.) The SMP kernel runs the exact same code, one thread at a time, it's just that now critical section locking needs to be SMP-safe to be sure two cores can't accidentally pick the same PID.

是一些特殊的特权指令吗?

不。这些核心都运行在相同的内存中，使用相同的旧指令。

如果你正在为一个多核CPU编写一个优化编译器/字节码虚拟机，你需要特别了解什么，比如说，x86，以使它生成跨所有核高效运行的代码?

运行与之前相同的代码。需要改变的是Unix或Windows内核。

你可以把我的问题总结为“为了支持多核功能，x86机器码做了哪些改变?”

没有什么是必要的。第一个SMP系统使用与单处理器完全相同的指令集。现在，x86体系结构已经有了很大的改进，并且有了大量的新指令来让事情变得更快，但是对于SMP来说没有一个是必要的。

For more information, see the Intel Multiprocessor Specification. Update: all the follow-up questions can be answered by just completely accepting that an n-way multicore CPU is almost1 exactly the same thing as n separate processors that just share the same memory.2 There was an important question not asked: how is a program written to run on more than one core for more performance? And the answer is: it is written using a thread library like Pthreads. Some thread libraries use "green threads" that are not visible to the OS, and those won't get separate cores, but as long as the thread library uses kernel thread features then your threaded program will automatically be multicore. 1. For backwards compatibility, only the first core starts up at reset, and a few driver-type things need to be done to fire up the remaining ones.2. They also share all the peripherals, naturally.

每个核心从不同的内存区域执行。你的操作系统将把一个核心指向你的程序，这个核心将执行你的程序。你的程序不会知道有多个核或者它在哪个核上执行。

也没有仅用于操作系统的附加指令。这些核心与单核芯片是相同的。每个内核运行操作系统的一部分，该部分将处理与用于信息交换的公共内存区域的通信，以查找下一个要执行的内存区域。

这是一个简化，但它给了你基本的想法，它是如何做到的。更多关于多核和多处理器的信息在Embedded.com上有很多关于这个主题的信息…这个话题很快就变得复杂起来!

What has been added on every multiprocessing-capable architecture compared to the single-processor variants that came before them are instructions to synchronize between cores. Also, you have instructions to deal with cache coherency, flushing buffers, and similar low-level operations an OS has to deal with. In the case of simultaneous multithreaded architectures like IBM POWER6, IBM Cell, Sun Niagara, and Intel "Hyperthreading", you also tend to see new instructions to prioritize between threads (like setting priorities and explicitly yielding the processor when there is nothing to do).

但是基本的单线程语义是相同的，您只是添加额外的设施来处理与其他核心的同步和通信。

这不是对问题的直接回答，但这是对评论中出现的一个问题的回答。本质上，问题是硬件对多核操作提供了什么支持，即同时运行多个软件线程的能力，而无需在它们之间进行软件上下文切换。(有时称为SMP系统)。

Nicholas Flynt had it right, at least regarding x86. In a multi-core environment (Hyper-threading, multi-core or multi-processor), the Bootstrap core (usually hardware-thread (aka logical core) 0 in core 0 in processor 0) starts up fetching code from address 0xfffffff0. All the other cores (hardware threads) start up in a special sleep state called Wait-for-SIPI. As part of its initialization, the primary core sends a special inter-processor-interrupt (IPI) over the APIC called a SIPI (Startup IPI) to each core that is in WFS. The SIPI contains the address from which that core should start fetching code.

这种机制允许每个核心从不同的地址执行代码。所需要的只是为每个硬件核心提供软件支持，以便建立自己的表和消息队列。

操作系统使用它们来执行软件任务的实际多线程调度。(一个正常的操作系统只需要在启动时启动一次其他内核，除非你是热插拔cpu，例如在虚拟机中。这与启动或将软件线程迁移到这些内核是分开的。每个核心都在运行内核，如果没有其他事情要做，内核就会调用sleep函数来等待中断。)

就实际的程序集而言，正如Nicholas所写的，单线程应用程序集和多线程应用程序集之间没有区别。每个核都有自己的寄存器集(执行上下文)，因此编写:

mov edx, 0

将只更新当前运行线程的EDX。没有办法使用单一的汇编指令在另一个处理器上修改EDX。您需要某种类型的系统调用来要求操作系统告诉另一个线程运行将更新自己的EDX的代码。

根据我的理解，每个“核心”都是一个完整的处理器，有自己的寄存器集。基本上，BIOS启动时只运行一个核心，然后操作系统可以通过初始化其他核心并将它们指向要运行的代码等方式“启动”其他核心。

同步由操作系统完成。通常，每个处理器为操作系统运行不同的进程，因此操作系统的多线程功能负责决定哪个进程可以访问哪个内存，以及在内存碰撞的情况下该做什么。