1、临界区互斥的硬件实现方法:提供了特殊的硬件指令,允许对一个字中的内容进行检测和修正,或者是对两个字的内容进行交换等。 2、中断屏蔽方法 当一个进程正在使用处理机执行它的临界区代码时,要防止其他进程再进入其临界区访问的最简单方法是禁止一切中断的发生。典型模式为 …… 关中断; 临界区; 开中断; …… 这种方法限制了处理机交替执行程序的能力,因此执行的效率将会明显降低。 3、硬件指令 TestAndSet指令 这条指令是原子操作,即执行该代码时不允许被中断,其功能是读出指定标志后把该标志设置为真。指令的功能描述如下: Boolean TestAndSet(boolean *lock){ Boolean old; old=*lock; *lock=true; return old; } 可以为每个临界区资源设置一个共享布尔遍历lock,表示资源的两种状态:true表示正被占用,初始值为false。在进程访问临界资源之前,利用TestAndSet检查和修改标志lock;若有进程在临界区,则重复检查,直到进程退出。利用该指令实现进程互斥的算法描述如下: While TestAndSet(&lock); 进程的临界区代码段; Lock=false; 进程的其他代码; Swap指令:该指令的功能是交换两个字的内容。其功能描述如下。 Swap(Boolean *a,Boolean *b){ Boolean temp; Temp=*a; *a=*b; *b=temp; } 以上对TestAndSet和Swap指令的描述仅仅是功能实现,并非软件实现定义,事实上它们是由硬件逻辑直接实现的,不会被中断。 应为每个临界资源设置了一个共享布尔变量lock,初始值为false;在每个进程中再设置一个局部布尔变量key,用于与lock交换信息。在进入临界区之前先利用Swap指令交换lock与key的内容,然后检查key的状态;有进程在临界区时,重复交换和检查过程,直到进程退出。利用Swap指令实现进程互斥的算法如下:
Key=true; While(key!=false) Swap(&lock,&key); 进程的临界区代码段; Lock=false; 进程的其他代码; 硬件方法的优点:适用于任意数目的进程,不管是单处理机还是多处理机;简单、容易验证其正确性。