arm架构的独占读写指令ldrex和strex的使用详解（原子操作和自旋锁实现的基本原理）

LDREX 和 STREX

独占加载和存储寄存器。

语法

LDREX{[code]cond

}

Rt

, [

Rn

{, #

offset
}]

STREX{[code]cond

}

Rd

,

Rt

, [

Rn

{, #

offset
}]

LDREXB{[code]cond

}

Rt

, [

Rn

] 字节加载
[/code]

STREXB{[code]cond

}

Rd

,

Rt

, [

Rn

] 字节存储
[/code]

LDREXH{[code]cond

}

Rt

, [

Rn

] 半字加载
[/code]

STREXH{[code]cond

}

Rd

,

Rt

, [

Rn

] 半字存储
[/code]

LDREXD{[code]cond

}

Rt

,

Rt2

, [

Rn

] 双字加载
[/code]

STREXD{[code]cond

}

Rd

,

Rt

,

Rt2

, [

Rn

] 双字存储
[/code]
其中：

cond


是一个可选的条件代码（请参阅条件执行）。

[code]
Rd


是存放返回状态的目标寄存器。

[code]
Rt


是要加载或存储的寄存器。

[code]
Rt2


为进行双字加载或存储时要用到的第二个寄存器。

[code]
Rn


是内存地址所基于的寄存器。

[code]
offset


为应用于 [code]
Rn
 中的值的可选偏移量。[code]
offset

 只可用于 Thumb-2 指令中。 如果省略 [code]
offset
，则认为偏移量为 0。

LDREX
[code]LDREX

可从内存加载数据。

如果物理地址有共享 TLB 属性，则

LDREX

会将该物理地址标记为由当前处理器独占访问，并且会清除该处理器对其他任何物理地址的任何独占访问标记。

否则，会标记：执行处理器已经标记了一个物理地址，但访问尚未完毕。

STREX

STREX

可在一定条件下向内存存储数据。 条件具体如下：

如果物理地址没有共享 TLB 属性，且执行处理器有一个已标记但尚未访问完毕的物理地址，那么将会进行存储，清除该标记，并在

Rd

 中返回值 0。

如果物理地址没有共享 TLB 属性，且执行处理器也没有已标记但尚未访问完毕的物理地址，那么将不会进行存储，而会在[code]
Rd
 中返回值 1。

如果物理地址有共享 TLB 属性，且已被标记为由执行处理器独占访问，那么将进行存储，清除该标记，并在[code]
Rd
 中返回值 0。

如果物理地址有共享 TLB 属性，但没有标记为由执行处理器独占访问，那么不会进行存储，且会在[code]
Rd
 中返回值 1。

限制
r15 不可用于 [code]
Rd
、[code]
Rt
、[code]
Rt2

 或 [code]
Rn
 中的任何一个。

对于 [code]STREX

，

Rd
 一定不能与[code]
Rt
、[code]
Rt2

 或[code]
Rn
 为同一寄存器。

对于 ARM 指令：

[code]
Rt
 必须是一个编号为偶数的寄存器，且不能为 r14

[code]
Rt2
 必须为[code]
R(t+1)


不允许使用 [code]
offset
。

对于 Thumb 指令：

r13 不可用于 [code]
Rd
、[code]
Rt
 或[code]
Rt2

 中的任何一个

对于 [code]LDREXD

，

Rt
 和[code]
Rt2
 不可为同一个寄存器

[code]
offset
 的值可为 0-1020 范围内 4 的任何倍数。

用法
利用 [code]LDREX

和

STREX

可在多个处理器和共享内存系统之前实现进程间通信。

出于性能方面的考虑，请将相应

LDREX

指令和

STREX

指令间的指令数控制到最少。

Note

STREX

指令中所用的地址必须要与近期执行次数最多的

LDREX

指令所用的地址相同。如果使用不同的地址，则

STREX

指令的执行结果将不可预知。

体系结构

ARM

LDREX

和

STREX

可用于 ARMv6 及更高版本中。

ARM

LDREXB

、

LDREXH

、

LDREXD

、

STREXB

、

STREXD

和

STREXH

可用于 ARMv6K 及更高版本中。

所有这些 32 位 Thumb 指令均可用于 ARMv6T2 及更高版本，但

LDREXD

和

STREXD

在 ARMv7-M 架构中不可用。

这些指令均无 16 位版本。

示例

MOV r1, #0x1                ; load the ‘lock taken’ value
try
    LDREX r0, [LockAddr]        ; load the lock value
    CMP r0, #0                  ; is the lock free?
    STREXEQ r0, r1, [LockAddr]  ; try and claim the lock
    CMPEQ r0, #0                ; did this succeed?
    BNE try                     ; no – try again
    ....                        ; yes – we have the lock