原子操作以及加锁机制

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一、原子操作

  不可被中断的一个或一系列操作。

二、处理器如何实现原子操作

   32位处理器使用基于对缓存加锁或总线加锁的方式来实现多处理器之间的原子操作

(1)总线锁:使用处理器提供一个LOCK#信号,当一个处理器在总线上输出此信号的时候,其他处理器的请求将被阻塞,那么该处理器可以独占使用共享内存。举例:i=7,i++;两个线程对i++进行操作,那我们最终期望的结果是9,但最终的结果可能是8,那么想要保证读改写共享变量的操作是原子操作的,就使用总线锁,就是说cpu1读改写共享变量的时候,CPU2不能操作缓存了该共享变量内存地址的缓存。

  总线锁是把CPU和内存之间通信锁住了,这使得锁定期间,其他处理器不能操作其他内存地址的数据,所以总线锁锁定的开销比较大。

(2)缓存锁定:如果缓存在处理器缓存行中内存区域在LOCK操作期间被锁定,当它执行锁操作回写内存时,处理器不在总线上声言LOCK#信号,而是修改内部的内存地址,并允许它的缓存一致性机制来保证操作的原子性,因为缓存一致性机制会阻止同时修改被两个以上处理器缓存的内存区域数据,当其他处理器回写已被锁定的缓存行的数据时会起缓存无效,在(1)中的例子,当CPU1修改缓存行中的i时,使用缓存锁定,那么CPU2就不能同时缓存i的缓存行。

三、原子操作和加锁机制

  在编写代码的时候,能使用原子操作时,就尽量不要使用复杂的加锁机制。对多数体系结构来说,原子操作与更复杂的同步方法相比较,给系统带来的开销小,对高速缓存行的影响也小。但是,对于那些有高性能要求的代码,对多种同步方法进行测试比较,也是一种明智的方法

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