MIPS系列笔记-临界区的支持

OS中很多操作是必须保证不被打断的，方法有很多，比如禁止中断，采用信号灯建立临界区等等。相对于粗鲁地禁止掉中断，利用临界区的方法更加灵活。

临界区的实现依赖于对某一参考数据的原子修改。

在x86中，使用了带前缀lock的test and set指令来实现对信号的原子修改。

在MIPS中用了一种新方法：配套使用ll（link load,链接加载）和sc（store conditionally，条件存储）指令。硬件保证自最后的ll开始，如果后继执行没有竞争发生（当前指令流没有被中断过），sc才会成功地写指定位置，并且它还会返回一个0或者1的值到寄存器中指示成功还是失败。1为成功，0为失败。比如：

ll t1, 0(t0) #执行ll指令，硬件开始监控

#some other insts here, modify t1, set sem, etc

sc t1, 0(t0) #执行是否成功依赖于前面是否发生过竞争

beq t1, zero, TryAgain

如果以上代码没有被中断（竞争未发生），则sc执行后t1寄存器内保存的值被设置为1，否则被设置为0。

有了ll/sc，我们可以确切地知道信号灯是否设置成功，于是也就可以实现临界区了。ll/sc是为多处理器引入的，但是，即使在单处理器环境下它同样适用。它避免了禁用中断的问题，可以减少最坏情况下中断延迟时带来的影响。

Reference：《See MIPS Run 2nd》 5.8.4