Process 多处理机系统中的同步

我知道在单核处理器中使用信号量可以轻松地完成同步。但是，如果我们有多个核，如果多个进程希望在同一个时间瞬间进入关键部分，它们是全部进入关键部分还是只有一个获胜？优胜者进程以什么标准获胜？

信号量只是在一个系统中通过线程发出信号的一种方法。您可以在一个或多核CPU中使用不影响其使用的信号量

现在让我们回到你的问题上来。如果您有关键部分，并且多个线程想要进入该区域，那么它们将全部进入该区域。您需要了解主线程（例如）或将启动它们的其他线程在它们之间有一定的时间间隔（非常小的时间间隔，大约是两个N）。 所以这就是为什么我们使用信号，因为我们不想要“赢家”，另一方面，在几乎所有情况下，线程都可以在关键部分进行不必要的更改

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在单核系统中，您只能实现并发进程调度（通过TaskScheduler实现伪并行），因为不同的进程必须通过分配的时隙共享内核。

当两个内核试图同时进入关键部分时，它们都试图同时写入内存中的信号量，使用锁定的读修改写操作。为了让内核完成写操作，缓存必须以独占方式访问包含信号量的缓存线。这将强制另一个磁芯将该线标记为无效。缓存协议确保只有一个核心可以获得独占访问，并且该核心进入关键部分

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同时，另一个内核也在尝试写入信号量，它必须等待，因为它仍然需要对缓存线的独占访问。一旦第一个内核完成其写操作，另一个内核就获得独占访问权并可以完成其读-修改-写操作。但是读-修改-写的结果告诉它信号量正忙，因此在检测到信号量已被释放之前，它无法进入关键部分。

即使存在多个核心、一个信号量（或互斥体，或大多数其他同步原语）工作原理相同-只有指定数量的线程才能输入信号量。如果它只在单处理器机器上工作，那么它将是一个糟糕的信号量

这需要多种机制来实现，我将尝试给出一个高级视图

请注意，内存仍在不同的内核之间共享。了解如何使用共享内存同步内核的一种简单但有用的方法是。此指令可以自动（参见下面的更多详细信息）比较和设置内存地址。如果内存地址具有您要比较的值，它还会将零标志设置为1

考虑以下代码：

wait:
mov eax, 0
mov ecx, 1
lock cmpxchg [address of lock], ecx
jne wait
// We now own the lock

代码逻辑循环执行以下操作：仅当

lock

为0时，才将

lock

的值设置为1

此代码可以由多个核运行，而

cmpxchg

的原子性保证了只有一个核将获胜

如果每个核心都有自己的缓存，情况就会变得更加复杂（现在通常就是这样）。对于单独的缓存，每个核心都有自己的内存视图，所以必须注意确保这些内存视图是一致的。简单的回答是，这可以通过让缓存在数据更改时相互通知来实现，以便其他缓存可以在需要时使其副本无效或更新。有关这方面的更多详细信息，请查看窥探和MESI协议

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请注意，如果内核位于同一个物理芯片上，那么它们都在争夺内存总线，并且存在在内核之间共享内存总线的机制（例如仲裁机制；还可以查看

LOCK

指令）。

谢谢您的回答。实际上我讲的是进程而不是线程。因此，对于几个不同的进程，它们是相互独立的，我们不能像您所说的应用于线程的那个样，在这些进程之间产生微小的时间差。