计算机操作系统知识--关于同步互斥的思考1

计算机操作系统知识--关于同步互斥的思考1


最近碰到各种关于同步互斥的讨论。所以想写个专题，谈谈个人对同步互斥里面几个问题的看法。

操作系统里面实现互斥的方法是采用信号量和自旋锁的机制。那么在操作系统中信号量、自旋锁是如何实现的了？一般有两种思路:其一，用软件的方法来实现。其二，采用硬件的方法。所谓软件的方法无非是各种做标志的算法，那么通过硬件有哪些解决方案了？通过采用的方案为，屏蔽中断、修改CPU。

修改CPU这一说法是我个人的提法，未必准确。通过修改CPU然后使CPU获取了某些功能，这些功能的体现则是通过CPU指令集表现出来的。那么有哪些指令是用来实现互斥功能的了？Test-and-Set、Decrement和Increment、Compare-and-Swap、指令对，包括一条特殊Load指令，称为链接Load指令（load link，简写为ll），或者称为加锁Load指令（Load
Locked），另外还包括一条特殊Store指令称为Store指令（store conditional，简写为sc）。

下面以Test-and-Set指令为例，谈谈该指令是如何实现进程的对临界资源的互斥访问的。

while(S) do;

Test-and-Set(S,temp);

while(temp) do Test-and-Set(S,temp); /完成lock(S)操作/

if balance[X] > 100 then /临界段/

begin

balance[X] :=balance[X] -100;

balance[Z] :=balance[Z] +100;

end

S:=False; /完成unlock(S)操作/



对比看看软件的算法，在进程级的角度实现互斥对临界资源的互斥访问的算法：





硬件的方法和软件的方法相比，软件的方法在进程P0实现进入临界区后，如果产生中断，修改标志使得进程P1也可以进入临界区，如果系统调度P1在P0执行了一部分临界区的代码后也执行他的临界区的代码。那么该软件的方法是不能保证对临界资源的互斥访问。而硬件的方法则不存在这样的问题。



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一个相关的思考!

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我的疑问是，如果硬件在执行临界区的代码时，系统产生中断。中断服务程序是否是破坏临界资源？？我个人的观点是，在中断中如果进程想访问临界资源，也必须获得信号量。实际系统中是否也是这么做的？这个就要请各位大牛回答。另外，如果中断中获得不到信号量那会怎么办？等在那儿？貌似中断服务程序如果完成不了的话，系统不是崩溃了？