测试集锁定机制

汇编代码中的修改

在锁变量机制中，有时Process读取锁变量的旧值并进入临界区。由于这个原因，多个流程可能会进入临界区。但是，下面第一部分中显示的代码可以用第二部分中显示的代码替换。这不会影响算法，但通过这样做，我们可以设法在一定程度上提供互斥，但不能完全实现。

在更新版本的代码中，Lock的值被加载到本地寄存器R0中，然后锁的值被设置为1。

但是，在步骤3中，先前的锁定值(现在存储到R0中)与0进行比较，如果该值为0，则该过程将简单地进入临界区域，否则将通过循环连续执行来等待。

将进程本身立即设置为1的好处是，现在进入临界区的进程携带的锁变量的更新值为1。

在它被抢占并重新计划的情况下，它也不会进入临界区，而不管当前锁定变量的值如何，因为它已经知道锁定变量的更新值是什么。

第一部分

1. Load Lock, R0  
2. CMP R0, #0     
3. JNZ step1  
4. store #1, Lock

第二部分

1. Load Lock, R0  
2. Store #1, Lock  
3. CMP R0, #0  
4. JNZ step 1

TSL指令

但是，上述部分提供的解决方案在一定程度上提供了相互排斥，但不能确保互斥将始终存在。临界区可能有多个流程。

在执行第2节中编写的汇编代码的第一条指令之后，如果进程被抢先，该怎么办？在这种情况下，它将携带旧的锁定变量值，并且无论知道锁定变量的当前值，它都将进入临界区域。这可能会使两个进程同时出现在临界区。

要摆脱这个问题，必须确保在加载先前的锁定变量值之前并且在将其设置为1之前不应该发生抢占。如果能够合并前两个说明。

为了解决这个问题，操作系统提供了一个称为测试集锁定(TSL)指令的特殊指令，该指令简单地将锁定变量的值加载到本地寄存器R0中，并将其同时设置为1。

首先执行TSL的过程将进入临界区，之后不会进入其他进程，直到第一个进程出来。即使在抢先执行第一个过程的情况下，任何进程都不能执行临界区。

解决方案的汇编代码如下所示。

1. TSL Lock, R0
2. CMP R0, #0
3. JNZ step 1

以四个条件为基础来考察TSL。

相互排斥
在TSL机制中保证相互排斥，因为在设置锁变量之前，进程永远不会被抢占。 只有一个进程可以在特定时间将锁变量看作0，这就是为什么互斥可以保证执行。

进程
根据进程的定义，不想进入临界区的进程不应该阻止其他进程进入进程。 在TSL机制中，进程只有在想要进入临界区时才会执行TSL指令。 如果没有进程不想进入临界区，锁的值将始终为0，因此在TSL中始终保证进程。

有界等待
TSL不保证有限等待。 有些过程可能没有这么长时间。 我们无法预测一个进程，在一段时间之后，它肯定会有机会进入临界区。

架构中立
TSL不提供架构中立。 这取决于硬件平台。 TSL指令由操作系统提供。 有些平台可能不会提供。 因此它不是架构中立的。