不了解低级别的信号量

Question

刚观看了一个关于信号量的视频，并尝试挖掘更多信息。不太确定信号量在汇编级别上是如何工作的。

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}

我理解这些功能背后的概念是什么，但是我无法解决这个问题。

说S = 1 你有2个主题：主题1和主题2

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

然后在减法和保存之间有一个上下文切换，两个设置s都设置为0。两个线程都不会将s视为0进入临界区。我不确定一个线程如何在汇编级别进行上下文切换时变为独占，这样两者都可以看到s = 0.。

Answer 1

关键是增量和减量以某种方式使用原子指令。在x86中，有一种形式的add指令，它与锁定前缀相结合，允许你以原子方式对内存位置进行添加。因为它是单个指令，所以在执行期间不会发生上下文切换，并且锁前缀意味着CPU确保在增量期间不会发生其他访问。

如果原子添加不可用，则还有其他选项。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找到它，它是一个带有两个值的指令，旧的和新的，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，然后从值的副本中减去1。然后我们尝试存储较低的值，但如果它已经改变，我们就会失败，然后重新开始。