进程互斥的硬件实现方法

中断屏蔽方法

利用“开/关中断指令”实现（与原语的实现思想相同，即在某进程开始访问临界区到结束访问为止都不允许被中断，也就不能发生进程切换，因此也不可能发生两个同时访问临界区的情况）

优点：简单、高效

缺点：不适用于多处理机；只适用于操作系统内核进程，不适用于用户进程（因为开/关中断指令只能运行在内核态，这组指令如果能让用户随意使用会很危险）

Test And Set

简称TS指令，也有地方称为Test And Set Lock指令，或TSL指令TSL指令是用硬件实现的，执行的过程不允许被中断，只能一气呵成。以下是用C语言描述的逻辑

// 布尔型共享变量lock表示当前临界区是否被加锁
// true表示已加锁，false表示未加锁
bool TestAndSet (bool *lock) {
    bool old;
    old = *lock; // old用来存放lock原来的值
    *lock = true； // 无论之前是否已加锁，都将lock设为true
    return old; // 返回lock原来的值
}

//以下是使用 TSL 指令实现互斥的算法逻辑
while（TestAndSet（&lock)); // "上锁"并"检查”
临界区代码段...
lock = false; // "解锁"
剩余区代码段...

若刚开始lock是false，则TSL返回的old值为false，while循环条件不满足，直接跳过循环，进入临界区。若刚开始lock是true，则执行TLS后old返回的值为true，while循环条件满足，会一直循环，直到当前访问临界区的进程在退出区进行“解锁”。

相比软件实现方法，TSL指令把“上锁”和“检查”操作用硬件的方式变成了一气呵成的原子操作。

优点：实现简单，无需像软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞；遁用于多处理机环境

缺点：不满足“让权等待”原则，暂时无法进入临界区的进程会占用CPU并循环执行TSL指令，从而导致“忙等”。

Swap指令

有的地方也叫Exchange指令，或简称XCHG指令。Swap指令是用硬件实现的，执行的过程不允许被中断，只能一气呵成。以下是用c语言描述的逻辑

// 以下是用Swap指令实现互斥的算法逻辑
// lock表示当前临界区是否被加锁
bool old = true;
while(old=-true);
Swap(&lock, &old);
临界区代码段...
lock = false;
剩余区代码段...

逻辑上来看Swap和TSL并无太大区别，都是先记录下此时临界区是否已经被上锁（记录在old变量上），再将上锁标记lock设置为true，最后检查old，如果old为false则说明之前没有别的进程 对临界区上锁，则可跳出循环，进入临界区。

优点：实现简单，无需像软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞；适用于多处理机环境

缺点：不满足“让权等待”原则，暂时无法进入临界区的进程会占用CPU并循环执行TSL指令，从而导致“忙等”。