当两个并发运行的进程共享相同的数据或相同的变量时，就会出现进程同步问题。该变量的值在被第二个进程使用之前可能无法正确更新。这种条件被称为“绕行条件”。有针对此问题的软件和硬件解决方案。在本文中，我们将讨论处理同步问题的最有效硬件解决方案及其实现。
在解决进程同步问题的硬件方法中有三种算法：
- 测试和设置
- 交换
- 解锁和锁定
许多操作系统中的硬件指令有助于有效解决临界区问题。
1. 测试和设置：
这里，共享变量是 lock ，它被初始化为 false。 TestAndSet(lock) 算法以这种方式工作——它总是返回发送给它的任何值并将 lock 设置为 true。第一个进程将立即进入临界区，因为 TestAndSet(lock) 将返回 false 并退出 while 循环。其他进程现在无法进入，因为 lock 设置为 true，因此 while 循环继续为 true。确保相互排斥。一旦第一个进程离开临界区，lock 就会更改为 false。所以，现在其他进程可以一一进入了。进度也有保障。但是，在第一个进程之后，任何进程都可以进入。没有维护队列，因此任何发现锁再次为假的新进程都可以进入。因此不能确保有界等待。
测试和设置伪代码 –
//Shared variable lock initialized to false
boolean lock;
boolean TestAndSet (boolean &target){
boolean rv = target;
target = true;
return rv;
}
while(1){
while (TestAndSet(lock));
critical section
lock = false;
remainder section
}
2. 交换：
交换算法很像 TestAndSet 算法。不是在 swap函数中直接将 lock 设置为 true ，而是将 key 设置为 true 然后与 lock 交换。因此，当一个进程处于临界区时，由于 lock 的值为真，没有其他进程可以进入它。确保相互排斥。同样，在临界区之外，lock 更改为 false，因此任何找到它的进程都不会进入临界区。进度有保障。然而，出于同样的原因，不能确保再次有界等待。
交换伪代码 –
// Shared variable lock initialized to false
// and individual key initialized to false;
boolean lock;
Individual key;
void swap(booelan &a, boolean &b){
boolean temp = a;
a = b;
b = temp;
}
while (1){
key = true;
while(key)
swap(lock,key);
critical section
lock = false;
remainder section
} 3.解锁和锁定：
Unlock and Lock Algorithm 使用 TestAndSet 来调节 lock 的值，但它为每个进程添加另一个值 waiting[i]，用于检查进程是否一直在等待。对于临界区中的进程，维护就绪队列。接下来进入的所有进程都根据它们的进程号添加到就绪队列中，不一定按顺序添加。一旦第 i 个进程离开临界区，它不会将 lock 变为 false 以便任何进程现在都可以使用临界区，这是以前算法的问题。相反，它检查队列中是否有任何进程在等待。该队列被认为是一个循环队列。 j 被认为是行中的下一个进程，while 循环检查从第 j 个进程到最后一个进程，并再次从 0 到第 (i-1) 个进程检查是否有任何进程等待访问临界区。如果没有进程在等待，则锁定值更改为 false，接下来的任何进程都可以进入临界区。如果存在，则该进程的等待值变为 false，从而使第一个 while 循环变为 false 并可以进入临界区。这确保了有限的等待。所以通过这个算法可以解决进程同步的问题。
解锁和锁定伪代码 –
// Shared variable lock initialized to false
// and individual key initialized to false
boolean lock;
Individual key;
Individual waiting[i];
while(1){
waiting[i] = true;
key = true;
while(waiting[i] && key)
key = TestAndSet(lock);
critical section
j = (i+1) % n;
while(j != i && !waiting[j])
j = (j+1) % n;
if(j == i)
lock = false;
else
waiting[j] = false;
remainder section
}