C语言的赋值++是不是为原子操作

2013-11-04

C语言的赋值++是否为原子操作相关概念：时钟周期、总线周期和指令周期1.时钟周期：微处理器执行指令的最小时

C语言的赋值++是否为原子操作
相关概念：
时钟周期、总线周期和指令周期
1.时钟周期：微处理器执行指令的最小时间单位，又称T状态。它通常与微机的主频有关。
2.总线周期：CPU对存储器或I/O端口完成一次读/写操作所需的时间。如8086微处理器的基本总线周期由四个时钟周期T1～T4组成，80486微处理器的基本总线周期由T1和T2两个时钟周期组成。当外设速度较慢时，可插入等待周期Tw。
3.指令周期：CPU执行一条指令所需要的时间。指令周期由若干个总线周期组成，不同指令执行的时间不同。同一功能的指令，在寻址方式不同时，所需要的时间也不同。

总线操作周期:微机系统各部件之间的信息交换是通过总线操作周期完成的，一个总线周期通常分为以下四个阶段。
1.总线请求和仲裁阶段：当有多个模块提出总线请求时，必须由仲裁机构仲裁，确定将总线的使用权分配给哪个模块。
2.寻址阶段：取得总线使用权的模块，经总线发出本次要访问的存储器或I/O端口的地址和有关命令。
3.传送数据阶段：主模块（指取得总线控制权的模块）与其他模块之间进行数据的传送。
4.结束阶段：主模块将有关信息从总线上撤除，主模块交出对总线的控制权。

CPU最小的执行单元是指令，一个指令周期可能包括多个总线周期。
我们可以得到：
1. 在单处理器下，一个操作只包括一个cpu指令可以保证是原子操作。如果一个操作包含多个cpu指令不是原子操作。
2. 在多处理器下，由于一个cpu指令周期可能包含多个总线周期，就有可能出现其他处理器在一个指令执行期间访问了其相关的状态。因此，多处理器下，指令执行期间还必须锁总线，才能保证CPU指令的原子性

我们看下C语言的赋值和++操作

代码main.c：

#include <stdio.h>

void fun1() {

volatile int m; volatile int n;

m = 99; n = m;

}

void fun2() {

volatile int n = 10; n++;

}

int main(int argc, char** argv) {

fun();

return 0; } 汇编：
gcc -S main.c
查看fun1相关的指令：
[plain] view plaincopy

pushq %rbp movq %rsp, %rbp
movl $99, -4(%rbp) movl -4(%rbp), %eax
movl %eax, -8(%rbp) leave

fun2相关指令：
[plain] view plaincopy

pushq %rbp movq %rsp, %rbp
movl $10, -4(%rbp) leaq -4(%rbp), %rax
incl (%rax) movl %eax, -4(%rbp)
leave

可以看到，n = m为两条指令：
        movl    -4(%rbp), %eax
        movl    %eax, -8(%rbp)

n++三条指令：
         leaq    -4(%rbp), %rax
         incl    (%rax)
         movl    %eax, -4(%rbp)
都是多条指令，所以，不是原子操作。

总结：

原子操作和硬件实现、编译器实现都紧密相关，因此，单纯的在高级语言的层次讨论原子操作，没有太大的意义。

但是在操作系统中还是会介绍有这个概念的讲解，到时候留心分析

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