进程互斥的硬件实现方法-第二十五天

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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

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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”

本节思维导图

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