测试装置锁定(TSL)机制

本文概述

在锁变量机制中, 有时Process会读取锁变量的旧值并进入关键部分。由于这个原因, 可能有多个线程进入关键部分。但是, 下一节第一部分中显示的代码可以替换为第二部分中显示的代码。这不会影响算法, 但是通过这样做, 我们可以设法在某种程度上但并非完全提供互斥。

在更新的代码版本中, 将Lock的值加载到本地寄存器R0中, 然后将lock的值设置为1。

但是, 在第3步中, 将锁的先前值(现在已存储到R0中)与0进行比较。如果为0, 则线程将简单地进入临界区, 否则将在循环中连续执行以等待。

通过进程本身将锁立即设置为1的好处是, 现在进入关键部分的进程将携带锁变量的更新值1。

在被抢占和再次调度的情况下, 无论锁变量的当前值如何, 它都不会进入临界区, 因为它已经知道锁变量的更新值是什么。

第一节	第二节
1.负载锁定, R0 2. CMP R0, ＃0 3. JNZ步骤1 4.存放＃1, 锁	1.负载锁定, R0 2.商店＃1, 锁 3. CMP R0, ＃0 4. JNZ步骤1

但是, 以上部分中提供的解决方案在某种程度上提供了互斥, 但并不能确保互斥将始终存在。关键部分可能有多个线程。

如果在执行第2节中编写的汇编代码的第一条指令后立即抢占了该进程怎么办？在这种情况下, 它将随身携带锁变量的旧值, 并且无论知道锁变量的当前值如何, 都会进入临界区。这可能会使这两个线程同时出现在关键部分中。

要解决此问题, 我们必须确保在加载锁变量的先前值之后以及将其设置为1之前, 一定不要发生抢占。如果能够合并前两个, 就可以解决该问题。说明。

为了解决该问题, 操作系统提供了一条称为”测试设置锁定”(TSL)指令的特殊指令, 该指令仅将锁定变量的值加载到本地寄存器R0中并同时将其设置为1。

首先执行TSL的线程将进入关键部分, 此后没有其他线程可以进入, 直到第一个线程出来。即使在抢占第一个进程的情况下, 也没有任何进程可以执行关键部分。

解决方案的汇编代码如下所示。

让我们根据这四个条件检查TSL。

互斥

在TSL机制中保证了互斥, 因为永远不会在设置锁变量之前抢占一个进程。在特定时间只有一个进程可以将lock变量视为0, 这就是为什么保证互斥的原因。

进展

根据进度的定义, 不想进入关键部分的线程不应阻止其他线程进入。在TSL机制中, 仅当进程想要进入关键部分时才执行TSL指令。如果没有进程不想进入关键部分, 则锁的值将始终为0, 因此在TSL中始终保证进度。

有限的等待

TSL中不能保证有界等待。某些线程可能没有那么久的机会。我们无法预测某个线程一定会在一定时间后进入关键部分。

建筑中立

TSL不提供架构中立性。这取决于硬件平台。 TSL指令由操作系统提供。某些平台可能不提供该功能。因此, 这不是建筑上的自然现象。