Transactional Synchronization in Haswell
Note：
- 原文发表于 2012-02-07；
- 名词翻译：
- Intel® Transactional Synchronization Extensions，英特尔事务同步扩展，译者简称为 TSX，；
- Intel® Architecture Instruction Set Extensions Programming Reference，英特尔架构指令集扩展编程参考，译者简称为「手册」；
- Shared-memory multithreaded applications，共享内存的多线程应用，译者简称为「应用」
- Draft Specification of Transaction Language Constructs for C++，C++事务构件规范草案，译者简称为「草案」
Intel 已公布 Intel® TSX 的细节。TSX 将搭载于代号「Haswell」的多核处理器上，「手册」中已更新相关内容
本文将介绍 TSX 及其部分背景，更多信息请参阅「手册」第八章。
TSX 对于那些基于锁同步算法的「应用」来说十分有用，其提供一套指令集扩展，允许程序员指定用于事务同步的代码区域。使用 TSX，程序员可以凭粗粒度锁的形式，实现细粒度锁的性能。笔者在「另一篇博客」里阐释了一个例子。
鉴于锁是底层编程工具，因此有关 TSX 的讨论也将是底层的。至于 TXT 将如何影响顶层编程方法，乃至开启新的编程模型，则超出本文的范围，不过本文也会在结尾部简短地评论一下。
为何有用
通过事务同步，硬件可以动态地决定，线程在经过被锁保护的临界区时，是否需要执行序列化（serialize），并在需要时执行。这使得处理器可以挖掘并利用，先前被多余的同步所隐藏的并发性。
通过 TSX，由程序员指定的代码区域，也即事务性区域，将在最底层事务地执行。若事务执行成功，则在别的逻辑处理器眼中，该事务中的所有内存操作就像同时发生的一样。处理器仅在成功提交时，才使得其他逻辑处理器“看见”事务性区域内执行的更新，该提交又被称为原子提交。
TSX 可以帮助程序使用粗粒度锁时，也达到细粒度锁的性能。TSX 也能允许程序在临界区周围使用锁，却避免了不必要的序列化。若多个线程执行由相同锁保护的临界区，却不执行对彼此的数据执行任何导致冲突的操作，则这些线程可以并发执行，而无需序列化。即使软件在普通锁上使用锁获取操作，硬件也可以识别这种情况，并取消锁，使得当动态锁通信无必要时，两个线程能够无需锁通信地执行其临界区。
TSX 接口
TSX 提供两种软件接口。
HLE（Hardware Lock Elision，硬件锁省却）
HLE 是一种兼容指令集，其由前缀为 XACQUIRE 及 XRELEASE 的指令构成，用于指定事务性区域。HLE 和传统基于锁的编程模型相兼容。使用 HLE 写成的软件能够同时运行在不支持 TSX 的老型硬件、与支持 TSX 的新型硬件上。
RTM（Restricted Transactional Memory，受限事务内存）
RTM 是一种新型指令集，其由 XBEGIN、XEND 与 XABORT 指令构成，允许程序员更灵活地定义事务性区域。不像 HLE，RTM 会在不支持 RTM 的老型处理器上产生未定义指令错误（#UD），不过在这点上，所有新指令集拓展都是一样的。此外，RTM 还要求程序员提供可选的代码路径，用于处理事务执行失败的情况。
总之：“TXS 有两种食用方式：HLE 和 RTM。HLE 是兼容的；RTM 更灵活，却要求程序员提供可选路径，用于事务失败时执行。”
「手册」详细地描述了上述拓展指令集，并概述了不同的编程考虑，以帮助大家利用好 TSX。
TSX 适用性
TSX 旨于经常访问共享数据的「应用」。TSX 允许应用无需揣度细粒度锁的设计，就能实现细粒度锁般的性能。
然而，如果数据竞争较强，则算法需要进行调整，以实现更高的扩展性。世界上不存在解决该问题的万能钥匙，因为强数据争用意味着，该算法被有效地序列化了。
译者注：良好的扩展性意味着，应用的性能应随着线程数的提升而提升。
事务编程？
TSX 将如何应用顶层编程方式，或开启新的编程模型，超过了本博的范围。一些实验性质的编译器，特别是那些并非针对 TSX 的，如 gcc 4.7，将会提供一个实验性的实现。我们可以期待语言标准委员评审，有关如何在语言级别添加事务模型的建议（Intel 已支持「草案」的建立）。TSX 可能会开启一些更高效的事务模型。当然，还要着手很多工作，去关注现实世界中的用法、应用实例，以便开发和改进未来的使用。祝所有参与者好运！
译者：当然，现在（2018-01-10）GCC 都发布到 7.2.0 版本了。至于 Intel 自家以外的编译器对 TSX ABI 支持到了怎样的地步，译者未调查，也不知情。
尽管 TSX 可能开启新编程模型的高效实现，但其不要求、亦不提出新的编程模型。TSX 只是提供一些由硬件支持的事务执行指令，用来减轻开发负担，并提高已存编程模型的性能。
总结
TSX 提供了一些指令集扩展，用于帮助程序员指定事务执行代码区域。使用这些扩展，程序员花费更少的力气，就能实现更好的性能，比如使用粗粒度锁编程而实现细粒度锁般的性能。这对程序员而言十分有用，也将因此成为程序员界的大新闻。
请查看「手册」，并在未来数月继续关注 Intel 等公司的支持工具提供信息。
有关编译器优化的更多完整信息，请参阅优化通知。