测试装置锁定机制

汇编代码中的修改

在锁变量机制中，有时Process会读取锁变量的旧值并进入关键部分。由于这个原因，关键部分可能会涉及多个过程。但是，下一节第一部分中显示的代码可以替换为第二部分中显示的代码。这不会影响算法，但是通过这样做，我们可以设法在某种程度上但并非完全提供互斥。

在更新的代码版本中，将Lock的值加载到本地寄存器R0中，然后将lock的值设置为1。

但是，在第3步中，将锁的先前值(现在已存储到R0中)与0进行比较。如果该值为0，则该过程将简单地进入临界区，否则将通过在循环中连续执行来等待。

通过进程本身将锁立即设置为1的好处是，现在进入关键部分的进程将携带锁变量的更新值1。

在被抢占和再次调度的情况下，无论锁变量的当前值如何，它都不会进入临界区，因为它已经知道锁变量的更新值是什么。

1. Load Lock, R0
2. CMP R0, #0
3. JNZ step1
4. store #1, Lock 

1. Load Lock, R0
2. Store #1, Lock
3. CMP R0, #0
4. JNZ step 1 

TSL指令

但是，以上部分中提供的解决方案在一定程度上提供了互斥，但并不能确保互斥将始终存在。关键部分可能有多个过程。

如果在执行第2节中编写的汇编代码的第一条指令后立即抢占了该进程怎么办?在这种情况下，它将携带锁变量的旧值，并且无论知道锁变量的当前值如何，都会进入临界区。这可能会使这两个过程同时出现在关键部分中。

为了摆脱这个问题，我们必须确保在加载前一个锁变量值之后并且将其设置为1之前，不要发生抢占。如果能够合并前两个，就可以解决问题。说明。

为了解决该问题，操作系统提供了一条称为“测试集锁定”(TSL)指令的特殊指令，该指令仅将锁定变量的值加载到本地寄存器R0中并同时将其设置为1。

首先执行TSL的流程将进入关键部分，此后没有其他流程可以进入第一个流程。即使抢占了第一个进程，也没有任何进程可以执行关键部分。

解决方案的汇编代码如下所示。

• TSL锁，R0
• CMP R0，＃0
• JNZ步骤1

让我们根据这四个条件检查TSL。

• 互斥

在TSL机制中保证了互斥，因为永远不会在设置锁变量之前抢占一个进程。在特定时间只有一个进程可以将lock变量视为0，这就是为什么可以保证互斥的原因。

• 进展

根据进度的定义，不想进入关键部分的流程不应阻止其他流程进入。在TSL机制中，仅当进程想要进入关键部分时才执行TSL指令。如果没有进程不想进入关键部分，则锁的值将始终为0，因此在TSL中始终保证进度。

• 有限的等待

TSL中不能保证有界等待。某些过程可能没有那么久的机会。我们无法预测某个过程一定会在一定时间后进入关键部分。

• 建筑中立

TSL不提供架构中立性。这取决于硬件平台。 TSL指令由操作系统提供。某些平台可能不提供该功能。因此，这不是建筑上的自然现象。