不理解信号量低层

Question

刚刚观看了一个关于信号量的视频，并试图挖掘更多信息。不太清楚信号灯如何在组件级别上工作。

P(s): 
    s = s - 1 
    if (s < 0) {wait on s} 

CRITICAL SECTION 

V(s): 
    s = s + 1 
    if(threads are waiting on s) {wake one} 

我明白这些功能背后的概念是什么，但是我无法绕开这个念头。

说S = 1 ，你有2个线程：线程1和线程2

Thread One          Thread Two 
load s           load s 
subtract s,1         subtract s,1      
save s           save s 

然后是在减法之间的上下文切换和保存两个设定s至0两者。不会两个线程都将s看作0进入关键部分。我不确定如果一个线程可以在汇编级别上下文切换以使两个线程都可以看到s = 0，那么这个线程是如何独占的。

Answer 1

关键是增量和减量使用原子指令。在x86中，有一种添加指令的形式，它与锁前缀结合使用，可以以原子方式执行对内存位置的添加。由于它是单个指令，因此在执行过程中不会发生上下文切换，并且锁定前缀意味着CPU确保在增量过程中不会出现其他任何访问。

如果原子添加不可用，那么还有其他选项。一个常见的是原子比较和交换指令。在大多数支持并行或并发代码的系统上发现，它是一个指令，它带有两个值，一个是旧的，一个是新的，如果内存位置等于旧的，则将其设置为新值。这可以在循环中用于实现原子添加：

l: 
load r0 s 
mov r1 r0 
add r0 -1 
cas s r1 r0 
jmpf l 

这会加载一个值，然后从该值的副本中减去1。然后我们尝试存储较低的值，但如果它发生了变化，我们将失败并重新开始。