进程互斥的硬件实现方法-第二十五天

发布时间:2023年12月28日

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中断屏蔽方法

TestAndSet(TS指令/TSL指令)

Swap指令(XCHG指令)

本节思维导图


中断屏蔽方法

概念:利用“开/关中断指令”实现(与原语的实现思想相同,即在某进程开始访问临界区到结束访问为止都不允许被中断,也就不能发生进程切换,因此也不可能发生两个同时访问临界区的情况)

...
关中断:关中断后,既不允许当前进程被中断,也必然不会发生进程切换
临界区
开中断:直到当前进程访问完临界区,再执行开中断指令,才有可能有别的进程上处理机并访问临界区
...

优点:简单、高效

缺点:不适用于多处理机;只适用于操作系统内核进程,不适合用户进程(因为开/关中断指令只能运行在内核态,这组指令如果能让用户随意使用会很危险)

TestAndSet(TS指令/TSL指令)

概念:简称TS指令、TestAndLock指令、TSL指令

bool TestAndSet(bool *lock)
{
    bool old;
    old = *lock;
    *lock = true; //更改lock的值为true,表示此时上锁
    return old;   //返回原先lock的值
}
while(TestAndSet(&lock));  //上锁并检查
临界区代码段......
lock = false;  //解锁
剩余区代码段

bool 类型变量lock(全局变量):表示当前临界区是否被上锁(true上锁,false解锁)

bool类型变量old:存放原来lock的值

1、若开始lock值为false,则TSL返回的old值为false,while循环条件不满足,跳出循环,进入临界区

2、若开始lock值为true,则TSL返回的old值为true,while循环条件满足,进入死循环,直到当前访问临界区的进程在退出区时进行解锁

优点:实现简单,无需软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞;适用于多处理机环境

缺点:不满足“让权等待”原则,暂时无法进入临界区的进程会占用CPU并循环执行TSL指令,从而导致“忙等”

Swap指令(XCHG指令)

概念:简称XCHG指令、Exchange指令

Swap(bool *a,bool *b)
{
    bool temp;
    temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
bool old = true;
while(old == true)
    Swap(&lock,&old);
临界区代码段
lock = false;
剩余区代码段

Swap指令:用硬件实现,执行过程中不允许被中断,只能一气呵成

bool 类型变量lock(全局变量):表示当前临界区是否被上锁(true上锁,false解锁)

bool类型变量old:存放原来lock的值

逻辑上:Swap和TSL并无太大区别,均记录此时临界区是否已经被上锁(old变量),再将上锁标记lock设置为old,最后检查old,如果old为false则说明之前没有别的进程对临界区上锁,则可跳出循环,进入临界区

优点:实现简单,无需软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞;适用于多处理机环境

缺点:不满足“让权等待”原则,暂时无法进入临界区的进程会占用CPU并循环执行TSL指令,从而导致“忙等”

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文章来源:https://blog.csdn.net/m0_73975164/article/details/135258064
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