ARM中单CPU指令互斥锁的实现答案

【问题标题】：implementation of mutex with single CPU instruction in ARMARM中单CPU指令互斥锁的实现
【发布时间】：2023-04-09 00:03:01
【问题描述】：

我知道有一些原子指令，例如测试和设置以及比较和交换指令，它们可以实现互斥体的硬件实现。但我很想知道在 ARM 上是否有像 Compare 或 swap 之类的单一指令可以实现互斥锁？

我认为实现互斥体至少需要两条指令（以原子方式执行）。

附：在描述了比较和交换之后，我在一次采访中被问到这个问题。更多针对 ARM 的优化。但我想知道它是否也可以在其他架构中使用？

【问题讨论】：

您可以自己回答这个问题：a) 简单地查看指令集，b) 比较任何开源操作系统中现有的 ARM 互斥锁实现。虽然答案是may change in future，但要相当长的时间才能投入生产。

【解决方案1】：

互斥锁是一种级别太高的机制，无法在一条指令中实现。它需要关于哪个线程持有锁的信息，在有锁的线程中嵌套的互斥锁级别的计数，并且在基于优先级的抢占式 RTOS 中需要优先级反转机制，其中涉及临时提升拥有该锁的线程的优先级。锁。

【讨论】：

【解决方案2】：

在单个操作中，即使是简单的自旋锁也往往不是一个好主意。 ARM 曾经有一些简单的“交换”指令，它们以原子方式将寄存器中的值与内存中的值交换，但它们不能很好地扩展到高频多核系统（因为您必须有效地锁定总线以确保原子性的交换），因此它们从较新版本的体系结构中删除并替换为多部分加载/存储独占指令。

【讨论】：