atomic_read 请教

tianhailong

请教大家一个问题，

typedef struct { volatile int counter; } atomic_t;

#define ATOMIC_INIT(i)        { (i) }

#define atomic_read(v)                ((v)->counter)
#define atomic_set(v,i)                (((v)->counter) = (i))

原子读操作定义如上，但是我觉得没有做什么操作，只是返回v的counter字段值，具体是怎样保证atomic_read是原子读的呢？

关键字 volatile 也不能起到不被中断的作用吧。

kouu

可以看到，atomic系列对于不同的体系结构有着不同的定义。
在很多体系结构下，对于一个字的访问本身就是原子的，不存在读了半个字（或不足一个字的若干字节）又被中断的情况。所以就直接这么实现了。
有些特殊的体系结构可能就需要通过其他手段来保证这一点，你会看到atomic系列有着特别的实现。

tianhailong

可以看到，atomic系列对于不同的体系结构有着不同的定义。
在很多体系结构下，对于一个字的访问本身就是原 ...
kouu 发表于 2010-04-02 12:34

    我在i386平台下，请解释的具体些好吗？
    因为我觉得读可以是原子操作，但是写操作要做三个动作：
1. CPU从内存读操作数
2. 修改操作数
3. 写回到内存
这个操作我觉得不是原子操作吧

在完成1步骤后，执行会不会被打断呢？

请教了

kouu

LS所说的“操作数”是什么？

　　操作数（operand)
　　计算机指令中的一个组成部分。
　　它规定了指令中进行数字运算的量。
　　通常一条指令均包含操作符和操作数。

也就是说，对于内存读写的指令，要读写的内存地址就是操作数。

为什么要修改操作数呢？


我猜想LS指的应该是 read -> modify -> write 的过程？ 如果是的话，那么 atomic_set 只管 write 这一步，只保证这一步是原子的。而不保证三个步骤的原子性。

如果想要保证三个步骤的原子性，只能通过其他手段，比如锁总线。
例如，atomic系列的atomic_inc，它可以使“读内存、加1、写内存”三步是原子的。它就是通过锁总线来实现的。

tianhailong

LS所说的“操作数”是什么？

　　操作数（operand)
　　计算机指令中的一个组成部分。
　　它规定了指 ...
kouu 发表于 2010-04-02 14:34

        谢谢，明白些了，难怪
static __inline__ void atomic_add(int i, atomic_t *v)
{
        __asm__ __volatile__(
                LOCK "addl %1,%0"
                :"=m" (v->counter)
                :"ir" (i), "m" (v->counter));
}
使用了lock命令，
还有一点请教，就是在单处理器情况下，lock宏定义为空，那么上面的atomic_add函数
实际上也没有锁定总线，那么怎么确保原子操作呢，因为这个还要涉及到更新操作？

kouu

回复 5# tianhailong


CPU指令原子的，不可能出现指令执行到一半就被中断的情况。中断只能发生在指令与指令之间。

所以，在单处理器情况下，一条指令能完成的事情就是原子的。不管这条指令究竟做了多少事情。

多处理器情况下就不一样，一条CPU指令如果包含多个内存操作，则这多次操作之间可能有其他CPU也在操作内存，并且有可能它们操作的就是同一块内存。所以，在多处理器情况下，只进行一次内存读写的指令才是原子的。
如果想让进行多次内存读写的指令变成原子的，则需要锁总线。

tianhailong

回复  tianhailong


CPU指令原子的，不可能出现指令执行到一半就被中断的情况。中断只能发生在指令与指 ...
kouu 发表于 2010-04-02 16:40

    谢谢，再请教一下，是否可以这样理解：一条汇编指令对应一条CPU指令，就是说每一条汇编指令的执行是原子操作，不可分割的？

    还有，read -> modify -> write 过程中 不保证三个步骤的原子性，为了保证原子性，使用了锁总线
    但是在单CPU环境下，LOCK定义为空，那么应该也没有锁总线，怎么保证这三个步骤的原子性呢？

kouu

汇编里面有指令和伪指令之分，有些汇编指令并不是真正的CPU指令，比如写个宏什么的。但是多数情况下，还是跟CPU指令一一对应的。

如果read -> modify -> write不在一条指令中，需要多条指令来解决的话。就需要使用某种同步机制了。
比如通过暂时禁用中断，使本CPU上的执行流程不被打断；上锁，使其他CPU不能进入临界区。

tianhailong

不好意思，再请教一下

    例如：
    int main() {
             i++；
             return 0;
    }
    其中i++对应汇编：
       8d 45 fc              lea    0xfffffffc(%ebp),%eax
       ff 00                   incl   (%eax)
是两条语句，就是说i++不是原子操作，而如果我们使用内联汇编，把i++写成
static __inline__ void atomic_inc(atomic_t *v)
{
        __asm__ __volatile__(
                 "incl %0"
                :"=m" (v->counter)
                :"m" (v->counter));
}

就可以保证，在一条指令完成，是原子操作，对吗？

kouu

i++ 对应的就是 incl   (%eax) 这一条指令，lea    0xfffffffc(%ebp),%eax 只是在计算 i 的内存地址，并没有对 i 所对应的内存做操作。

atomic_inc 编译出来应该也是类似的造型