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2.14 硬件方法解决互斥与同步

Giovanna

About 693 wordsAbout 2 min

2024-08-31

一、中断屏蔽方法

它是利用"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为止都不能被中断,也就是不会发生进程切换。因此也不可能发生两个进程同时访问临界区的情况)(原语的执行过程也是不能被中断的)

即先关中断,关中断后即不允许当前进程被中断,也必然不会发生进程切换,然后进入临界区,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访问临界区。

优缺点

优点:简单,高效

缺点:

  1. 不适合用于多处理机;因为中断是针对单处理机而言的,你关了中断,只是关了这一个处理机上的中断,而其它处理机是可以访问这个临界区的

  2. 只适用于操作系统的内核进程,不适用于用户进程;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

二、TS指令/TSL指令(TestAndSet)

TestAndSet,简称TS指令,也有地方称为TestAndSetLock指令,或TSL指令。

TSL指令是用硬件实现的,执行的过程不允许被中断,只能一气呵成。相比软件实现方法,TSL指令把“上锁”和“检查”操作用硬件的方式变成了一气呵成的原子操作。

优缺点

优点:

  1. 实现简单,无需像软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞

  2. 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”。

三、Swap指令(XCHG指令)

有的地方也叫Exchange指令,或简称XCHG指令。Swap指令是用硬件实现的,执行的过程不允许被中断,只能一气呵成。

逻辑上来看Swap和TSL并无太大区别,都是先记录下此时临界区是否已经被上锁(记录在old变量上),再将上锁标记lock设置为true,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。

优缺点

优点:

  1. 实现简单,无需像软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞

  2. 适用于多处理机环境

缺点:

不满足“让权等待”原则