原子操作:幕后操作

Question

原子操作是如何在幕后工作的？

原子操作是所谓的“无等待”吗？

我正在寻找原子操作的“最小公约数”的描述。所有的原子操作共享什么？

Answer 1

原子性作为一个概念出现在多个地方，我怀疑您正在考虑代码中的原子操作，但还有其他含义。

数据库事务的一个基本属性是原子性，请参阅事务的ACID属性说明。

在这种情况下，您有很多数据库智能、锁等等，这几乎肯定意味着当两个控制线程(或两个进程)想要获取相同的数据时需要等待。

当你提到代码行时，我猜你在想一个声明(用一些虚构的语言)

global int x = 7;

在一个线程中

 x = 25000;

 print x;

而在另一个地方

 print x;

我们能说一些关于第二个线程将打印什么的内容吗？我们可能接受7或25000，但如果得到的数字是25,000的高位字节和7的低位字节，我们就不太高兴了--从概念上讲，这是非原子整数赋值的结果。

Java同步关键字。

Answer 2

如果我们讨论的是由同步机制(互斥、信号量等)使用的原子操作，那么它们必须由单CPU机器上的操作系统和多CPU机器上的硬件支持。

在单CPU机器上，指令序列可以是“原子的”，因为如果中断被关闭，它就不能在中间中断(例如，定时器中断，它给出一个切换到另一个线程)。这意味着，一旦CPU进入内核模式，就可以非常简单地编写同步原语，并且可以访问中断控制寄存器。

在多核机器中，它更为复杂。然后，指令必须是真正的原子指令，跨所有CPU。这需要所有CPU，而不仅仅是执行原子指令的CPU，将其缓存的相关部分刷新到RAM。这种刷新使得同步在这些架构上变得如此昂贵。

指令本身在一次操作中采取“位测试和设置”的形式。这足以实现一个简单的互斥锁。即使不同CPU/核心上的两个线程在同一时间对同一地址执行测试和设置操作，也只有一个线程会得到该位未设置而现在已设置的结果。这个线程就是拥有互斥锁的那个线程。

Answer 3

这取决于你所说的原子操作。如果你谈论的是ISA级的东西，我想在一些流行的ISA中包含了“测试和设置”指令。