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【操作系统】原语操作详解

news 文章来源：https://blog.csdn.net/qq_37286579/article/details/130260057 2025/5/11 1:36:06

基本概念

"原语"一词源于英文 “primitive” 或 “instruction”，意为 “原始的” 或 “基本的指令”。在计算机科学中，原语是一种基本的操作，它是不可分割的，要么全部执行成功，要么全部执行失败，不会出现中间状态。原语通常是由硬件提供的，例如处理器提供的 test-and-set、compare-and-swap 等操作。

原语的特点是具有原子性、不可分割性和互斥性。原子性指的是原语的执行是不可分割的，要么全部执行成功，要么全部执行失败，不会出现中间状态；不可分割性指的是原语的执行是不可被打断的，一旦开始执行，就必须执行完毕；互斥性指的是原语的执行是互斥的，同一时间只能有一个线程执行原语。

原语在操作系统和编程语言中被广泛使用，用于实现同步机制、互斥锁、信号量等。原语的使用需要考虑操作的正确性和效率，以提高程序的性能和可维护性。

原语操作类型

除了原语（primitive）以外，原语在计算机科学中还有其他叫法，包括：

原子操作（atomic operation）：原子操作是一种不可被中断的操作，要么完全执行，要么完全不执行，不会出现部分执行的情况。
原语指令（primitive instruction）：原语指令是一种基本的机器指令，它是计算机硬件中的一部分，用于执行基本的操作。
原语函数（primitive function）：原语函数是一种基本的函数，它通常由编程语言的编译器或解释器提供，用于执行基本的操作。
原语类型（primitive type）：原语类型是一种基本的数据类型，它通常由编程语言的编译器或解释器提供，用于表示基本的数据。

这些叫法都指代了计算机科学中的基本操作，它们是计算机程序的基本构建块，用于实现复杂的算法和数据结构。

计算机如何保障原语操作不可分割特性？

原语不可分割的保障机制通常是由操作系统提供的。操作系统会在执行原语操作时，禁止其他进程或线程的干扰，以确保原语操作的不可分割性。

具体来说，操作系统通常会采用以下机制来保障原语操作的不可分割性：

禁止中断：在执行原语操作时，操作系统会禁止CPU接受中断信号，以确保原语操作不会被中断。
锁机制：操作系统会为原语操作提供锁机制，以确保在一个进程或线程执行原语操作时，其他进程或线程不能访问共享资源。
原子操作：操作系统会提供原子操作的支持，以确保原语操作的不可分割性。原子操作是一种不可被中断的操作，要么完全执行，要么完全不执行，不会出现部分执行的情况。

通过这些机制，操作系统可以保障原语操作的不可分割性，从而确保系统的正确性和稳定性。

计算机科学中，不可被分割的操作

除了原语以外，计算机科学中还有一些不可被分割的基本操作，包括：

中断处理：当计算机硬件或软件发生故障或异常时，中断处理程序会立即执行，以确保系统的稳定性和正确性。
原子操作：原子操作是一种不可被中断的操作，它要么完全执行，要么完全不执行，不会出现部分执行的情况。原子操作通常用于多线程编程中，以确保共享资源的正确性和一致性。
事务处理：事务是一组操作的集合，这些操作要么全部执行成功，要么全部回滚。事务处理通常用于数据库管理系统中，以确保数据的完整性和一致性。

这些操作都是计算机系统中非常重要的基本操作，它们的不可分割性保证了系统的正确性和稳定性。

计算机科学中，可分割操作

复合操作可以被分解为多个原语或其他操作的序列。此外，一些操作可能会被中断或暂停，然后在稍后的时间继续执行。这些操作可能包括输入/输出操作、多线程操作、进程间通信等。在这些情况下，操作的执行可能会被分割成多个步骤，而这些步骤之间可能会有其他操作插入。
因此，原语是计算机科学中的一种基本操作，但并不是所有操作都是不可分割的。