测试和设置可以在没有硬件支持的情况下在软件中实现吗？答案

【问题标题】：Can Test and Set be implemented in software without hardware support?测试和设置可以在没有硬件支持的情况下在软件中实现吗？
【发布时间】：2014-09-26 20:14:09
【问题描述】：

这是用软件编写的测试和设置：

boolean TestAndSet(boolean *target) {
    boolean rv = *target;
    *target = TRUE;
    return rv;
}

和

do {
    while(TestAndSetLock(&lock))
        ; // do nothing
        // critical section
    lock = FALSE;
        // remainder section
} while(TRUE);

我们可以在不支持硬件级别测试和设置的 CPU 中使用该机制吗？如果是，如何保证原子性？

【问题讨论】：

有编程的同步算法（不是测试和设置，但您仍然可以设置可靠的互锁），例如 Dekker 算法，它仅依赖于内存读取和写入的原子性。如果没有这样的读写原子性，很难看到如何编写任何类型的自旋循环等待另一个进程完成；您永远无法相信您正在检查的处理器完整标志是可靠的。
关于 Dekker 算法：您需要了解可能破坏算法的硬件机制。例如。 IBM-370 上的读写顺序。

标签： c operating-system synchronization mutual-exclusion

【解决方案1】：

如果没有硬件支持，您建议的方式无法在软件中实现测试和设置。

因为上面的TestAndSet应该是用来保证互斥的机制，但它不是原子的。然而，原子性只是互斥的另一个名称：必须通过确保两个进程不能同时执行其代码来保护TestAndSet 的内部变量。

因此，您通过这种方式定义了一种确保互斥的方法，该方法本身需要某种机制来确保互斥。这个技巧可以玩很多次，但如果没有某种硬件支持，就不会有任何真正的进展。

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以在没有 TAS/CAS 的机器上使用 Lamport 的“烘焙”互斥算法来控制对“原子”（受保护）值的访问。

http://www.disi.unige.it/person/DelzannoG/SO1/AA0607/bakery.htm

只有在没有合理限制的“N”个进程时才会变得复杂。

【讨论】：