2.13、进程互斥的硬件实现方法

1、中断屏蔽方法

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）

优点：简单、高效

缺点：

• 不适用于多处理机（多个处理机访问同一个临界区，导致其中剩余的处理机会一值等待）；

• 只适用于操作系统内核进程；

• 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）

2、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。以下是用 C 语言描述的逻辑

若刚开始 lock 是 false，则 TSL 返回的 old 值为 false，while 循环条件不满足，直接跳过循环，进入临界区。若刚开始 lock 是 true，则执行 TLS 后 old 返回的值为 true，while 循环条件满足，会一直循环，直到当前访问临界区的进程在退出区进行 “解锁”。

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。

优点：

• 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;

• 适用于多处理机环境

  其他进程会卡在 ts 循环里面

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” 。

3、Swap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。以下是用 C 语言描述的逻辑

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。

优点：

• 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;

• 适用于多处理机环境

  其他进程会卡在 ts 循环里面

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 Swap 指令，从而导致 “忙等” 。

4、整体框架