testandset指令
时间: 2023-10-16 16:10:01 浏览: 128
testandset指令是一种原子操作,通常用于多线程或并发编程中,用于实现对共享资源的互斥访问。它的作用是将一个指定的变量设置为一个特定的值,并返回该变量在设置之前的值。同时,该操作是原子的,即在执行期间不会被中断或干扰,以确保线程安全性。
在具体实现方面,testandset指令通常使用硬件支持,例如使用CPU提供的原子操作指令或者使用操作系统提供的原子操作API。在使用时,需要先对共享资源进行加锁,然后使用testandset指令进行访问,最后在使用完毕后将锁释放,以确保并发访问的正确性。
相关问题
试采用TestAndSet指令,实现用于多处理器环境的信号量的waitO与signa10操作。该实现应 具有最小忙等待。
在多处理器环境下,实现信号量的wait和signal操作需要保证原子性,否则可能会导致竞态条件。其中,TestAndSet指令是一种可以保证原子性的指令,它可以将某个内存位置的值设置为1,并返回该位置的原始值。因此,可以使用TestAndSet指令来实现信号量的wait和signal操作。
下面是一个基于TestAndSet指令的信号量实现,其中,Semaphore结构体包含一个计数器count和一个TestAndSet变量lock,用于控制并发访问。wait和signal函数都需要先获取lock锁,然后再操作count计数器,最后释放lock锁。
```c
typedef struct {
int count;
int lock;
} Semaphore;
void wait(Semaphore *s) {
int v = 1;
while (v) {
while (TestAndSet(&s->lock));
if (s->count > 0) {
s->count--;
v = 0;
}
s->lock = 0;
}
}
void signal(Semaphore *s) {
while (TestAndSet(&s->lock));
s->count++;
s->lock = 0;
}
```
在wait函数中,如果计数器count已经为0,则进入忙等待状态,直到count不为0为止。在signal函数中,直接将计数器count加1即可。
需要注意的是,由于TestAndSet指令会一直忙等待直到成功,因此这种实现方式会产生一定的忙等待开销。为了减小忙等待开销,可以采用其他同步原语,比如Spinlock、Mutex等。
请完成代码中的my_lock和my_unlock两个函数,并在代码其他部分加入适当的代码,使这个程序有稳定的输出: my_lock和my_unlock两个函数的实现需要采用两种方式,一种方式是直接使用互斥锁。这种方式实现的程序命名为count_mutex.c。 另一种方式是采用自旋锁。Pthread库中没有提供自旋锁,需要你自己实现。实现自旋锁的硬件支持是test_and_set指令,以下代码可以看做是test_and_set指令,实际上它就是一个函数,调用test_and_set指令:
1. 使用互斥锁实现my_lock和my_unlock函数的代码,命名为count_mutex.c:
```c
#include <pthread.h>
pthread_mutex_t my_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int count = 0;
void my_lock() {
pthread_mutex_lock(&my_mutex);
}
void my_unlock() {
pthread_mutex_unlock(&my_mutex);
}
void* thread_func(void* arg) {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
my_lock();
count++;
my_unlock();
}
pthread_exit(NULL);
}
int main() {
pthread_t t1, t2;
pthread_create(&t1, NULL, thread_func, NULL);
pthread_create(&t2, NULL, thread_func, NULL);
pthread_join(t1, NULL);
pthread_join(t2, NULL);
printf("count: %d\n", count);
return 0;
}
```
2. 使用自旋锁实现my_lock和my_unlock函数的代码,命名为count_spin.c:
```c
#include <pthread.h>
#include <stdatomic.h>
atomic_flag my_spin_lock = ATOMIC_FLAG_INIT;
int count = 0;
void my_lock() {
while (atomic_flag_test_and_set(&my_spin_lock)) {
// 自旋等待
}
}
void my_unlock() {
atomic_flag_clear(&my_spin_lock);
}
void* thread_func(void* arg) {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
my_lock();
count++;
my_unlock();
}
pthread_exit(NULL);
}
int main() {
pthread_t t1, t2;
pthread_create(&t1, NULL, thread_func, NULL);
pthread_create(&t2, NULL, thread_func, NULL);
pthread_join(t1, NULL);
pthread_join(t2, NULL);
printf("count: %d\n", count);
return 0;
}
```
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