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=== Default Configuration === | === Default Configuration === | ||
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| + | == Besonderheiten bei der Programmierung == | ||
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| + | === Multiprozessorsynchronisation (TSL-Instruktion und Lock-Prefix) === | ||
| + | Um auf Uniprozessorsystemen effizient wechselseitigen Ausschluss ([[Mutex]]) zu implementieren, wird üblicherweise die ''xchg''-Instruktion verwendet (oder passende API-Funktionen wie [http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms683590(VS.85).aspx InterlockedExchange] unter Windows). Architekturübergreifend wird diese Instruktion als ''TSL'' (Test and Set Lock) oder auch ''TSTS'' (Test and Set) bezeichnet. Dabei liest man mit der Instruktion den alten Wert z.B. in ein Register und schreibt den neuen Wert in den Speicher (z.B. 0 = Mutex verfügbar, 1 = Mutex gelockt). Die Instruktion ist atomar, d.h. kann nicht unterbrochen werden (CPU führt immer ganze Instruktionen aus!). | ||
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| + | Auf Multiprozessorsystemen ergibt sich allerdings das Problem, dass Instruktionen ''echt'' gleichzeitig ausgeführt werden können (anstatt hintereinander bei Uniprozessorsystemen). Da die TSL-Instruktion mindestens zwei Speicherbuszyklen benötigt (eine für Lesen, eine für Schreiben), könnte folgender Ablauf auftreten (Reihenfolge ist wichtig): | ||
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| + | * Der Mutex sei freigegeben (= 0), es kann also ein Prozess in den kritischen Abschnitt eintreten, wenn er den Mutex lockt (d.h. auf 1 setzt) | ||
| + | * Nun wollen zwei Threads/Prozesse, die auf verschiedenen CPU's ausgeführt werden, etwa gleichzeitig den Mutex für sich locken | ||
| + | * CPU #1 liest die Speicherstelle = 0 | ||
| + | * CPU #2 liest ebenfalls die Speicherstelle = 0 | ||
| + | * CPU #1 überschreibt den Speicher mit 1 und gibt als alten Wert die gelesene 0 zurück | ||
| + | * CPU #2 überschreibt den Speicher nochmals mit 1 und gibt als alten Wert die gelesene 0 zurück | ||
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| + | Nun ist eine [[Race Condition]] aufgetreten: Beide Threads/Prozesse denken nun, dass der Mutex vorher nicht gelockt war und sie nun als einziger Thread/Prozess im kritischen Bereich arbeiten werden. Ganz offensichtlich arbeiten aber in diesem Beispiel nun beide in dem kritischen Abschnitt. | ||
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| + | Um die TSL-Instruktion auf Multiprozessorsystemen wieder atomar zu machen, haben sich die [[x86]]-Hersteller den ''lock''-Präfix einfallen lassen. Er kann dem Opcode bestimmter Instruktionen vorausgestellt werden und sorgt dafür, dass der Speicherbus während der folgenden Instruktion für andere CPU's gesperrt ist. | ||
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| + | <source lang="asm"> | ||
| + | ; Uniprozessorsysteme | ||
| + | xchg eax, [speicheradresse] | ||
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| + | ; SMP-Systeme | ||
| + | lock xchg eax, [speicheradresse] | ||
| + | </source> | ||
== siehe auch == | == siehe auch == | ||