可以原子地进行提取与运算的最大数据类型？

我想尝试使用如下方式自动重置 256 位：

#include <x86intrin.h>
#include <iostream>
#include <array>
#include <atomic>

int main(){

    std::array<std::atomic<__m256i>, 10> updateArray;

    __m256i allZeros = _mm256_setzero_si256();

    updateArray[0].fetch_and(allZeros);
}

但我收到有关该元素没有的编译器错误fetch_and()。这是否不可能，因为 256 位类型太大而无法保证原子性？

我还有其他方法可以实现这个吗？我正在使用海湾合作委员会。

如果不是，我可以自动重置的最大类型是什么 - 64 位？

编辑：任何 AVX 指令都可以原子地执行 fetch-AND 吗？

因此，有几个不同的问题需要解决：

1. 处理器能做什么？
2. 原子性是什么意思？
3. 你能让编译器生成处理器能做的事情的代码吗？
4. C++11/14 标准支持吗？

对于#1 和#2：

在 x86 中，有执行 8、16、32、64、128、256 和 512 位操作的指令。一个处理器将[至少如果数据与其自身的大小对齐]以原子方式执行该操作。然而，为了使操作成为“真正的原子”，它还需要防止数据更新中的竞争条件[换句话说，防止其他处理器读取、修改和写回同一位置]。除了少量的“隐含锁定”指令之外，这是通过向特定指令添加“锁定前缀”来完成的 - 这将对系统中的其他处理器执行正确类型的缓存对话[技术术语]，以确保只有该处理器才能更新该数据。

我们不能使用带有 LOCK 前缀的 VEX 指令（来自 Intel 手册）

任何在 VEX 之前带有 LOCK 前缀的 VEX 编码指令都将 #UD

使用 AVX 指令需要 VEX 前缀，#UD 表示“未定义指令”——换句话说，如果我们尝试执行该代码，就会导致处理器异常。

因此，100% 确定处理器不能一次对 256 位执行原子操作。这个答案讨论了 SSE 指令原子性：SSE指令：哪些CPU可以进行原子16B内存操作？

如果指令无效，#3 就毫无意义。

#4 - 好吧，标准支持std::atomic<uintmax_t>， 而如果uintmax_t恰好是 128 或 256 位，那么你当然可以这样做。我不知道有任何处理器支持 128 或更高位uintmax_t，但语言并不能阻止它。

如果“原子”的要求不如“需要 100% 确保没有其他处理器同时更新它”那么强烈，那么使用常规 SSE、AVX 或 AVX512 指令就足够了 - 但会出现竞争条件如果您有两个处理器（核心）同时对同一位内存执行读/修改/写操作。

x86 上最大的原子操作是 CMPXCHG16B，如果其他两个寄存器中的值与内存中的值匹配，它将用内存中的内容交换两个 64 位整数寄存器。因此，您可以想出一些方法来读取一个 128 位值，并输出一些位，然后如果没有其他内容首先进入其中，则自动将新值存储回来 - 如果发生这种情况，您必须重复该操作，当然，它也不是单个原子与操作。

当然，在 Intel 和 AMD 之外的其他平台上，行为可能会有所不同。